刁云飞,张江风,张晓玲,孟庆端

(河南科技大学电气工程学院,河南 洛阳 471023)

1 引 言

红外焦平面探测器广泛应用于航空航天、红外遥感、天文观测、国防、医疗、气象等领域[1]。在众多红外焦平面探测器中,HgCdTe焦平面探测器以其量子效率高、响应速度快、可靠性高等优点成为红外焦平面探测器中的主流器件。为了抑制背景噪声、提高信噪比,通常使探测器工作在液氮温度(77 K)下。HgCdTe焦平面探测器组件由多层材料组成,包括碲锌镉(CdZnTe)衬底、HgCdTe探测器芯片、底充胶(Underfill)、Silicon-ROIC、Al2O3基板。在液氮冲击下,由于HgCdTe 焦平面探测器中每层材料线膨胀系数的不同,将产生热失配,容易在探测器芯片中引入较大的拉应力,引起探测器芯片断裂失效[2],从而降低HgCdTe焦平面探测器的成品率。

针对HgCdTe焦平面探测器在液氮冲击下的结构可靠性研究,中国科学院上海技术物理研究所李言谨等人提出了降低HgCdTe探测器芯片的结构,通过引入一种线膨胀系数比宝石片低的因瓦(Invar)材料,置于宝石片下方,在液氮冲击下,会产生中心区域凹陷且四角向上弯曲的形变来压缩Silicon-ROIC,从而减小探测器芯片与Silicon-ROIC之间产生的热失配应力。或者通过改变因瓦/科伐材料尺寸来降低探测器芯片中的热应力[3]；华北光电技术研究所李春领等人采用了背减薄工艺,对探测器芯片进行减薄,从而降低探测器芯片中的热应力,提升了探测器的可靠性[4]。热应力分析是结构优化的基础,所有的优化都是在已有分析的基础上,挑选出最好的结构。……