红外焦平面阵列技术发展现状与趋势

　　1.3 高密度小像元尺寸

　　大型或特大型高密度集成，特别是如100万和100万元以上探测器元集成焦平面阵列要求高精度的超大规模集成电路加工技术（如亚微米）和微机械加工技术，焦平面阵列技术的发展很大程度上取决于超大规模集成电路的进展。DRAM每个单元仅要求一个晶体管，而红外焦平面阵列读出电路则需三个或更多的晶体管，而且其中有一个必须是低噪声模拟的，目前DRAM生产水平设计规格为0.25μm，预生产设计规格已是0.18μm，在这样先进加工条件下，焦平面阵列多路传输器和探测器元尺寸都可进一步缩小，阵列元数集成度更高，图1是焦平面阵列技术发展与微细加工技术的发展趋势关系。目前的红外焦平面阵列由于采用亚微米加工技术，像元尺寸大为缩小，实现了小像元高密度的红外焦平面集成的进一步发展。由于微细加工技术的发展，PtSi阵列的像元尺寸已小达20×20μm2和17×17μm2，如柯达KIR－3900 1968×1968元阵列和日本三菱1040×1040元阵列，HgCdTe阵列已小达18×18μm，如洛克威尔科学中心的HAWAⅡ-2 2048×2048元阵列，其设计规格为0.8μm，洛克希德马丁红外摄像公司的640×480元非致冷红外焦平面阵列的像元尺寸缩小为28×28μm2，雷声和喷气式推进实验室的8～9μm和14～15μm波段工作的双色GaAlAs/GaAs量子阱阵列像元尺寸小达25～25μm。

　　1.4 多色工作

　　随着红外焦平面阵列制作技术的迅速进展，由于许多实际应用的需要，近期在双色或多色红外焦平面阵列技术发展方面取得了显著的进展，如美国加州理工学院喷气式推进实验室空间微电子中心、雷声先进红外中心和空军研究实验室最近研制出的8～9μm和14～15μm的双色640×486元GaAs/AlGaAs量子阱红外焦平面阵列及其摄像机，雷声、美国陆军研究NASA Gooddard航天飞行中心和洛克威尔科学中心共同研制的11.2μm和16.2μm截止波长的256×256元GaAs/GaAlAs量子阱红外焦平面阵列，这些机构都是在加紧发展这种二色和多色焦平面阵列,都是在原来单色焦平面阵列取得极大进展的基础上迅速地研制出了这种双色阵列。但这种技术目前的工作温度尚不到77K，同时探测器像元要求二种工作电压，长波敏感区需极高的偏压（＞8V）实现长波红外探测，虽然电压可调，但不能同时提供二个波段的数据。

2 未来的发展趋势

　　上面已叙述了进入二十一世纪以来红外焦平面技术的发展现状与趋势，2010年时的红外焦平面阵列技术发展将是人们十分关注的课题，那么2010年时红外焦平面阵列技术的发展将是什么结果呢？