本书探讨了空间遥感方面航天载荷的发展及其对光电探测器件的基本要求，介绍了近红外／短波红外的特点及铟镓砷器件的应用特色，回顾了铟镓砷材料体系的前世今生及其发展历程，进而从光伏型光电探测器的基本原理和特性出发，结合实际工作中积累的诸多具体实例，详细讨论了铟镓砷光电探测器及焦平面阵列的材料生长技术、芯片工艺技术、封装及可靠性技术、焦平面读出电路技术及相关的材料和器件性能参数测试表征方法和技术等，以及此方面的光电探测新器件、新技术和新发展。
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第1章 空间遥感与光电探测 1
1.1 引言 1
1.2 空间遥感及其应用 2
1.2.1 电磁波谱及其波段划分 2
1.2.2 大气层及其透射窗口 4
1.2.3 空间遥感技术及其应用 5
1.3 光电探测及其空间应用 12
1.3.1 光电探测基本原理 12
1.3.2 典型光电探测仪器 13
1.3.3 光电探测器 14
1.3.4 红外探测器的空间应用 16
1.4 空间遥感对光电探测器的需求 19
1.4.1 空间遥感应用的基本要求 19
1.4.2 红外探测器（焦平面）的主要参数 20
1.4.3 系统对红外探测器（焦平面）的要求 21
1.5 铟镓砷光电探测器及其空间应用 22
1.5.1 铟镓砷光电探测器 22
1.5.2 铟镓砷探测器的空间应用 23
1.6 小结 26
参考文献 27
第2章 近红外／短波红外特点及铟镓砷器件应用特色 28
2.1 引言 28
2.2 空间应用 28
2.3 光谱传感应用 39
2.4 其他应用 41
2.5 小结 45
参考文献 45
第3章 铟镓砷的前世今生 48
3.1 引言 48
3.2 InGaAs系材料的缘起钩沉 49
3.3 InGaAs系材料的基本特性 53
3.4 InGaAs与光纤通信的渊源 65
3.5 InGaAs与其他材料体系的比较 69
3.6 小结 72
参考文献 72
第4章 光伏型光电探测器的基本特性及表征 76
4.1 引言 76
4.2 静态特性 77
4.2.1 IV特性 78
4.2.2 光响应特性 85
4.2.3 光谱特性 88
4.2.4 抗辐照特性 90
4.3 动态特性 93
4.3.1 CV特性 93
4.3.2 瞬态特性 95
4.3.3 黑体响应 103
4.3.4 噪声特性 107
4.4 优值系数与评估规则 109
4.4.1 优值系数D 110
4.4.2 优值系数R 0A 111
4.4.3 评估规则Rule 07 111
4.4.4 评估规则IGARule 17113
4.5 小结 117
参考文献 118
第5章 铟镓砷光电探测材料外延生长技术 121
5.1 引言 121
5.2 主要外延生长技术 121
5.2.1 液相外延（LPE） 122
5.2.2 气相外延（VPE） 124
5.2.3 分子束外延（MBE） 130
5.3 气态源分子束外延（GSMBE） 132
5.3.1Ⅲ族源 132
5.3.2Ⅴ族源 133
5.3.3 生长设备 136
5.4 InGaAs光电探测器材料的GSMBE生长 136
5.4.1 晶格匹配材料 137
5.4.2 波长扩展材料 141
5.5 小结 153
参考文献 153
第6章 材料特性表征方法与技术 159
6.1 引言 159
6.2 结构特性 160
6.2.1 晶体结构、晶格参数、失配度及组分 160
6.2.2 表面形貌显微分析 170
6.2.3 微观状态、缺陷及成分分析 175
6.3 光学与光电特性 183
6.3.1 吸收与反射特性 183
6.3.2 发光特性 189
6.3.3 材料均匀性表征及其与FPA性能的关联 194
6.4 电学与输运特性 197
6.4.1 载流子浓度、迁移率 197
6.4.2 载流子寿命、扩散系数和扩散长度 204
6.4.3 缺陷能级与密度 206
6.5 小结 208
参考文献 208
第7章 InGaAs光电探测器及焦平面工艺技术 211
7.1 引言 211
7.2 器件结构设计与模拟 212
7.3 器件制造标准工艺 215
7.4 成结工艺 218
7.4.1 刻蚀成结技术 218
7.4.2 扩散成结技术 220
7.5 表面钝化 223
7.6 欧姆接触 227
7.7 光敏芯片阵列与读出电路的混成工艺 229
7.8 小结 234
参考文献 234
第8章 光电探测器及焦平面的封装与可靠性技术 237
8.1 引言 237
8.2 光电探测器组件及其封装技术 239
8.2.1 组件封装定义、功能与类型 239
8.2.2 典型微电子封装技术 240
8.2.3 探测器制冷与低温封装技术 244
8.2.4 铟镓砷探测器的封装技术 247
8.3 组件封装设计技术 249
8.3.1 组件封装总体设计技术 249
8.3.2 封装结构与模拟 252
8.3.3 光学参数与杂散光抑制 254
8.3.4 电子学功能与噪声控制 255
8.3.5 温度与热力学设计 256
8.3.6 光电性能与封装关联性 256
8.3.7 组件可靠性与长寿命设计 257
8.4 封装技术关键材料与元件研究 260
8.4.1 封装结构材料 260
8.4.2 封装密封与焊接材料 263
8.4.3 电极及引线材料 265
8.4.4 组件关键元件 266
8.5 封装技术关键工艺研究 268
8.5.1 模块化拼接与平面度控制 268
8.5.2 密封焊接工艺 274
8.5.3 电极引线技术 277
8.5.4 其他封装工艺技术 279
8.6 组件封装的测试与可靠性试验 279
8.6.1 组件漏热测试 279
8.6.2 组件漏率测试 282
8.6.3 组件可靠性试验 283
8.6.4 组件寿命试验 287
8.7 小结 292
参考文献 292
第9章 短波红外InGaAs焦平面读出电路 294
9.1 引言 294
9.2 红外焦平面读出电路 294
9.2.1 CMOS与CCD两种读出方式的比较 295
9.2.2 CMOS读出电路设计与工艺 296
9.3 红外焦平面CMOS读出电路设计基础 296
9.3.1 读出电路的基本结构 296
9.3.2 读出电路的输入级结构 297
9.3.3 采样电路 299
9.3.4 输出级电路 300
9.3.5 移位寄存器 302
9.4 短波红外InGaAs焦平面读出电路设计 303
9.4.1 总体设计 303
9.4.2 读出电路输入级设计 305
9.4.3 相关双采样电路设计 307
9.4.4 读出电路输出级设计 308
9.4.5 读出电路版图设计 308
9.5 红外焦平面读出电路的发展 309
9.5.1 读出电路的研究发展 309
9.5.2 数字化读出电路研究进展 311
9.5.3 雪崩焦平面用读出电路研究进展 312
9.5.4 读出电路的系统化智能化发展 313
9.6 小结 316
参考文献 316
第10章 InGaAs焦平面的特性参数及表征技术 319
10.1 引言 319
10.2 焦平面响应光谱 319
10.3 红外焦平面光电性能 322
10.4 短波红外InGaAs焦平面的噪声特性 324
10.4.1 短波红外InGaAs焦平面探测器的噪声研究进展 325
10.4.2 短波红外InGaAs焦平面探测器的噪声模型 328
10.5 短波红外InGaAs焦平面的串音与调制传递函数 334
10.5.1 短波红外InGaAs焦平面的串音特性 334
10.5.2 短波红外InGaAs焦平面的MTF特性 340
10.5.3 短波红外InGaAs焦平面的MTF与串音的关系 346
10.6 小结 349
参考文献 349
第11章 短波红外InGaAs光电探测新技术 352
11.1 引言 352
11.2 可见拓展的InGaAs探测器 352
11.2.1 可见拓展的InGaAs探测器研究意义 352
11.2.2 可见拓展的InGaAs探测器研究进展 354
11.2.3 可见拓展的InGaAs探测器的制备方法 356
11.3 集成偏振近红外InGaAs焦平面探测器 361
11.3.1 集成偏振近红外InGaAs焦平面探测器研究意义 361
11.3.2 集成偏振近红外InGaAs焦平面探测器研究进展 363
11.3.3 亚波长金属光栅集成偏振的InGaAs探测器机理与制备 367
11.4 集成滤光微结构的InGaAs探测器 372
11.4.1 集成滤光微结构的InGaAs探测器研究意义 372
11.4.2 集成滤光微结构的InGaAs探测器研究进展 373
11.5 近红外InGaAs雪崩探测器 376
11.5.1 InGaAs雪崩探测器研究意义 376
11.5.2 线性模式InGaAs雪崩探测器研究进展 379
11.5.3 盖革模式的InGaAs雪崩探测器研究进展 384
11.6 小结 389
参考文献 389
汉英对照索引 395
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