量子阱红外探测器光谱响应测试系统研究

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量子阱红外探测器(Quantum Well Infrared Photodetector, QWIP)是薄膜生长技术和微电子学相结合的一种新型红外探测器件,在国防、工业、医疗等领域具有非常广阔的应用前景。在红外测试中,光谱响应特性是选择一个红外探测器的重要依据,它决定着光电探测器的应用范围和灵敏度。本文结合国家重点科研项目,研制了一种新的测量红外探测器光谱响应度的装置,它在实验室原有的傅里叶变换红外光谱仪的基础上,结合计算机硬件技术和LabVIEW软件平台,实现了对QWIP性能参数的测量。论文主要完成如下工作:首先,在分析QWIP工作机理及其性能参数的基础上,研究了红外探测器积分响应度和光谱响应度的测试方法,结合黑体辐射测量原理与傅里叶变换红外光谱法,提出了红外探测器性能参数测试方案,可以实现对QWIP重要性能参数的测试。其次,确立了测试系统的整体思路,完成了测试系统的硬件设计和调试。设计了配套的测试软件,通过网口实现数字示波器与计算机之间的同步采集,利用RS232串口完成了傅里叶变换红外光谱仪与计算机的通信,以LABVIEW8.0为软件开发平台,遥控测量仪器,实现红外探测器性能参数的自动测试。然后,在室温制冷条件下,对两种QWIP不同偏压下的暗电流特性、伏安特性以及积分响应度进行了测试,给出了不同偏压下的QWIP器件输出阻抗与工作温度之间的关系曲线。利用改进的红外光谱响应测试系统,通过对热释电红外探测器的光谱响应进行测试,得到了光源的光谱特性,并验证了整个测试系统方案的可行性。最终对QWIP的光谱响应度进行了测试,获得了被测器件的光谱响应曲线。测量结果表明:测试系统的光谱范围为2.5-18μm,被测器件的峰值波长在8.5μm附近,峰值探测率达到0.046A/W。最后,对全文的工作进行总结,并对整个测试方案进行了展望。
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