光敏元环形分布双波段超晶格探测器芯片组件及制备方法与流程

本发明涉及红外探测器设计制造，特别是涉及点源目标探测寻的领域的一种光敏元环形分布双波段超晶格探测器芯片组件及制备方法。

背景技术：

1、红外寻的系统要实现对机动目标的捕获与跟踪，首先必须对目标进行探测与识别，确定目标的存在与方位信息。因此，探测器在红外导引系统中占据重要地位，探测器技术的更新被公认为是红外系统换代的标志，红外导弹探测系统分为点源探测系统和面源探测系统，其中点源探测系统主要有单元调制盘探测系统、圆锥扫描探测系统等。结合特定的光学扫描装置设计不同的探测器光敏面形状是点源寻的系统的核心，涉及目标误差信号的获取、算法和跟踪精度。典型的多元探测系统有四元十字形圆锥扫描探测系统和二元l形探测系统等。但是现有技术的四元十字探测系统存在大小视场区域的问题，即十字叉形探测器的跟踪视场呈现四瓣梅花形视场，如图1所示，两临近花瓣之间的视场区域形成了比较小的视场，在存在大小视场的情况下，从较大视场快速扫描到小视场时容易丢失目标。

2、以往的四元十字探测系统大都采用单一红外波段形式，虽然能够有效寻的目标，但在抗人工诱饵干扰或背景干扰情况下，其辨别真假目标的能力显著降低，双波段探测增强了对目标的识别和鉴别，中波红外探测可以探测到热的羽流，而长波红外探测能够探测到较低温度的物体。将中/长波双波段红外探测器叠加在一起能够通过对比两个波段内的光谱信息对复杂的背景进行抑制，提高探测效果，这对鉴别真假军事目标、跟踪快速移动的目标和预警等应用尤为重要。中/长波段对于背景和目标存在明显对比度差异，可提高目标和干扰的识别能力，显著降低虚警率，具有重要的应用价值。

3、焦平面阵列成像探测器目前在某些系统中发挥重要作用，取得了很好的效果。但是，制造的工艺比较复杂，所需必要的设备也很昂贵，工艺流程长，成品率较低，所以焦平面阵列成像探测器成本较高。在有些红系统的应用场景中通过巧妙的设计即使不成像仍然也可以达到探测目标和抗诱饵干扰的效果。非成像的多元双波段探测器仍有新的发展空间。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种光敏元环形分布双波段超晶格探测器芯片组件及制备方法，其采用多个光敏元环形分布于双波段叠层超晶格芯片上，相较于十字形光敏元而言，本发明光敏元寻的场在整个圆周上对称，克服了现有的十字形光敏元存在的大小视场的问题；其比单一波段具有高效的抗人工干扰和抗背景干扰能力，有利于目标的鉴别。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种光敏元环形分布双波段超晶格探测器芯片组件，包括：

3、双波段叠层超晶格芯片；

4、多个光敏元，其环形分布于所述双波段叠层超晶格芯片上，其中，上述所述光敏元按四象限对称环形分布，且光敏元数量是4的整数倍，即光敏元数为4n，其中n=1、2、3、4、.......n，n为非零自然数，n的大小取决于光学系统设计的扫描圆半径的大小和每个光敏元的大小，圆环的中心距取决于光学系统圆锥扫描圆的半径。

5、在本发明的一个实施例中，还包括：

6、蓝宝石基片，其连接所述双波段叠层超晶格芯片；

7、双带通滤光片，其设置于所述双波段叠层超晶格芯片前端，且所述双带通滤光片不接触所述双波段叠层超晶格芯片。

8、在本发明的一个实施例中，还包括：

9、滤光片支架，其用于将所述双带通滤光片支撑在所述双波段叠层超晶格芯片的前端，所述滤光片支架为金属屏蔽环且经过黑化处理，且金属屏蔽环内侧红外工作波段内反射率小于3%。

10、在本发明的一个实施例中，所述双带通滤光片的两个带通分别为3.0-4.8微米和8-11微米，两个带通的平均透过率均大于85%；在5.2-7.6微米之间的透过率均小于7%。

11、在本发明的一个实施例中，所述双波段叠层超晶格芯片包括：

12、gasb衬底；

13、长波n型重掺杂接触层，其形成于所述gasb衬底上；

14、长波吸收层，其形成于所述长波n型重掺杂接触层上；

15、长波势垒层，其形成于所述长波吸收层上；

16、长波/中波共用电极接触层，其形成于所述长波势垒层上；

17、中波吸收层，其形成于所述长波/中波共用电极接触层上；

18、中波势垒层，其形成于所述中波吸收层上；

19、中波重掺杂电极接触层，其形成于所述中波势垒层上；

20、其中，所述长波n型重掺杂接触层和中波重掺杂电极接触层分别设置有长波引出电极和中波引出电极。

21、在本发明的一个实施例中，所述长波/中波共用电极接触层设置有长波/中波共用引出电极。

22、在本发明的一个实施例中，每个所述光敏元独立引出中波和长波信号电极。

23、此外，本发明还提供一种光敏元环形分布双波段超晶格探测器芯片组件制备方法，方法包括：

24、制备双波段叠层超晶格芯片；

25、在所述双波段叠层超晶格芯片上制备得到光敏元环形分布的台面，其中，所述光敏元按四象限对称环形分布，且光敏元数量是4的整数倍。

26、在本发明的一个实施例中，制备双波段叠层超晶格芯片的方法，包括：

27、提供一gasb衬底；

28、在所述gasb衬底上生长长波n型重掺杂接触层；

29、在所述长波n型重掺杂接触层上生长长波吸收层；

30、在所述长波吸收层上生长长波势垒层；

31、在所述长波势垒层生长长波/中波共用电极接触层；

32、在所述长波/中波共用电极接触层生长中波吸收层；

33、在所述中波吸收层上生长中波势垒层；

34、在所述中波势垒层生长中波重掺杂电极接触层；

35、其中，所述长波n型重掺杂接触层、中波重掺杂电极接触层和长波/中波共用电极接触层分别形成有长波引出电极、中波引出电极和长波/中波共用引出电极。

36、在本发明的一个实施例中，方法还包括：

37、在制备得到光敏元环形分布的台面后，对双波段叠层超晶格芯片表面进行钝化；

38、在钝化后的双波段叠层超晶格芯片上开设电极接触窗口并蒸镀电极；

39、将双波段叠层超晶格芯片胶粘在蓝宝石基片上，并采用滤光片支架将双带通滤光片支撑在所述双波段叠层超晶格芯片的前端，得到光敏元环形分布双波段超晶格探测器芯片组件。

40、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

41、本发明采用多个光敏元环形分布的结构，相较于十字形光敏元而言，本发明光敏元寻的场在整个圆周上对称，克服了现有的十字形光敏元存在的大小视场的问题；

42、本发明双波段叠层超晶格芯片采用中/长波叠层双波段探测技术，其比单一波段具有高效的抗人工干扰和抗背景干扰能力，有利于目标的鉴别；

43、与双波段并列排列方式比较，本发明采用双波段叠层方式，实现了中/长波瞬时探测视场相同，而中/长波电极分别独立引出有利于实现中/长波信号瞬间同时比较处理。