碲鎘汞紅外探測器典型工作溫度為液氮溫度77K，紅外探測器對低溫工作的需求極大地限制了它們的體積、質量、功耗、成本的控制，從而限制了紅外探測器的應用。隨著紅外探測器技術的快速發展，使紅外探測器通過提高工作溫度，降低探測器的體積、質量、功耗、成本，實現探測器的小型化、低功耗、高性能成為可能，因此多種高工作溫度紅外探測器技術不斷涌現，高工作溫度成為紅外探測器的重要發展方向。作為最近來發展起來的新型探測器，高工作溫度碲鎘汞紅外探測器成為軍事偵察、無人機、無人平臺的重要探測器件。

據麥姆斯咨詢報道，近期，華北光電技術研究所宋淑芳、黃來玉和田震在《激光與紅外》期刊上發表了以“高工作溫度碲鎘汞紅外探測器研究進展”為主題的綜述文章。

這項研究闡述了高工作溫度碲鎘汞紅外探測器的基本原理，重點介紹了碲鎘汞P-on-N紅外探測器的器件結構設計，并且對美國Raytheon、法國Sofradir、德國AIM、美國Teledyne、美國DRS等公司的研究進展進行了綜述性介紹。

典型高工作溫度紅外探測器的研發過程

碲鎘汞紅外探測器是將混成芯片封裝在微型杜瓦內部，采用制冷機提供所需冷量，將混成芯片降溫至設定的工作溫度時，工作溫度保持穩定狀態，由外部電路供電，驅動探測器組件工作。由于制冷機的體積、質量和功耗占據整個紅外探測器主要部分，因此降低紅外探測器的體積、質量、功耗實際上是主要降低制冷機的體積、質量和功耗，通過提高紅外探測器工作溫度，降低對制冷機冷量的要求，從而達到降低制冷機的體積、質量和功耗，從而實現探測器的小型化、低功耗、高性能。

紅外探測器在探測過程中，器件的光電流大于暗電流，才能實現目標探測，而器件的暗電流是與探測材料、器件結構、工作溫度等因素密切相關，一般來說，提高工作溫度，暗電流將按指數形式增加，因此在探測材料不變的情況下，需要改變器件結構來降低暗電流，實現工作溫度的提高。碲鎘汞P-on-N紅外探測器的器件結構設計就是針對傳統N-on-P碲鎘汞紅外探測器在暗電流控制方面的不足提出的，器件結構采用同質結和異質結兩種形式。

Raytheon公司的高工作溫度碲鎘汞紅外探測器器件結構示意圖

在國內外研究進展中，這項研究介紹了美國Raytheon公司、法國Sofradir、德國AIM、美國Teledyne、美國DRS等公司在高工作溫度碲鎘汞探測器的研發進展。

Sofradir高工作溫度中波紅外探測器的研發過程

AIM公司的高工作溫度碲鎘汞紅外探測器研發過程

Teledyne公司的高工作溫度碲鎘汞紅外探測器器件結構

目前高工作溫度長波碲鎘汞探測器組件仍處于產品研發階段，歐美國家主要機構基本上采用P-on-N器件結構技術研制高工作溫度長波碲鎘汞探測器組件，其中法國Sofradir和德國AIM公司采用As離子注入同質結的技術，該技術路線采用平面工藝，與傳統N-on-P兼容性好，適合于高溫中波探測器的制備，但是As離子激活難度大，激活率不高，影響長波器件性能的提升。而美國Teledyne公司研究機構則采用MBE方法制備的雙層平面異質結結構（DLPH），這種技術路線僅得到了理論的計算結果，沒有后續的產品報道。

在國家的支持下，“十三五”期間我國開展高工作溫度碲鎘汞焦平面技術，以及P-on-N甚長波碲鎘汞焦平面技術研究，采用As摻雜臺面異質結和As注入平面同質結兩種技術路徑制備P-on-N型碲鎘汞探測器，具有一定基礎。

與國外的高工作溫度探測器研制水平相比，目前我國的高工作溫度紅外探測器處于研發的起步階段。P-on-N平面同質結、P-on-N臺面異質結的碲鎘汞探測器制備技術在中波-甚長波的研究突破了一些關鍵技術，但是高溫器件的研究還處于起步階段，技術基礎薄弱。高溫工作是紅外探測器的發展趨勢，為滿足國防科技事業對高工作溫度碲鎘汞紅外探測器日益增長的需求，開展高工作溫度碲鎘汞紅外探測器的研究勢在必行。利用P-on-N臺面異質結結構的優勢，大力發展P-on-N臺面異質結碲鎘汞紅外高溫器件，實現紅外探測器高性能、小尺寸、低功耗、低重量（SWAPs）的應用要求，為國防建設奠定基礎。

審核編輯 ：李倩