天文近红外相机关键技术的研究

Infrared astronomical observation is a key subject and the core technology is　the fabrication of infrared photodetectors. In this project, 320*256 InGaAs focal　plane array photodetectors with extended wavelength is proposed, which is the　important part in the formation of infrared cameras. The Infrared astronomical　observation using this camera will also be investigated in this project.

红外天文观测是通过电磁波的红外波段来研究天体的一门学科，在我国仍是空白，因其核心器件是受封锁的近红外探测器。在1-3微米近红外探测器中，铟镓砷焦平面探测器因其诸多优点而成为国际发展趋势，因此为制备天文用近红外相机并研究其在红外天文观测中的科学应用，本项目提出基于拓展波长的320*256元铟镓砷焦平面探测器的关键制备技术研究，并探索红外相机在天文观测中的应用。

红外技术能探测人眼无法识别的景象，基于这种特殊的探测功能，使其在生态保护、消防安全、人脸识别、卫星遥感、航空航天等军民领域中有重要的潜在价值。为了满足红外成像在上述领域中的应用要求，本项目利用InGaAs材料吸收近红外辐射的特性，研究出一种近红外相机。首先对P+-I-N+型InP/In0.53Ga0.47As/InP结构的近红外平面型探测器进行高仿真的理论模拟，针对暗电流及响应率等进行了优化设计；其次采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）技术深入探究材料的生长工艺，重点研究在InP衬底上实现晶格匹配的InP/In0.53Ga0.47As外延材料生长的工艺条件，结合器件结构参数的理论模拟结果，最终生长出符合要求的外延片；然后制备了InGaAs单元器件及320*256，像素为30um的焦平面探测器；并最终获得了近红外相机原型样机。本项目的理论设计、材料生长、器件制备、相机封装均由国内科研单位自主研发，该研究成果将会在生态保护、安全监控、人工智能、消防安全等多种民用领域中发挥重要价值。