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InGaAs焦平面阵列

更新时间：2026-06-16 08:34:16 大小：16K 上传用户：烟雨查看TA发布的资源 标签：ingaas 平面阵列 下载积分：2分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

一、核心定义与基本原理

**InGaAs焦平面阵列（Indium Gallium Arsenide Focal Plane Array，简称InGaAs FPA）**是一种基于三元化合物半导体铟镓砷材料制成的红外光电探测阵列，是短波红外（SWIR，通常波长范围0.9μm~1.7μm）成像探测系统的核心核心部件。

In 组分0.53的In_xGa_1-xAs材料的晶格常数与InP衬底匹配，这一特性极大降低了外延生长的位错缺陷，能够制备出高性能的大面积均匀探测器阵列。InGaAs材料的禁带宽度对应0.75eV左右，室温下的光谱响应范围恰好覆盖可见光近红外至短波红外区间，相较于传统红外探测材料，InGaAs FPA能够在室温条件下实现低噪声探测，无需昂贵复杂的制冷设备，因此在轻量化、低成本红外成像领域具备不可替代的优势。

其基本工作原理为：当入射红外光子被InGaAs吸收层吸收后，产生电子-空穴对，在内部偏置电场作用下光生载流子被电极收集，转化为可测量的电信号；每个探测单元对应一个像素，通过读出集成电路（ROIC）对所有像素的电信号依次读取、放大和模数转换，最终重构出入射红外辐射的空间分布图像。

二、InGaAs FPA的核心结构组成

InGaAs焦平面阵列通常由三大部分构成：外延生长的InGaAs探测二极管阵列、铟柱互连阵列、读出集成电路（ROIC）。

（一）InGaAs探测二极管阵列

采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）或者分子束外延（MBE）技术，在半绝缘InP衬底上依次生长n型InP缓冲层、非掺杂InGaAs吸收层、p型InP cap层，通过光刻刻蚀工艺制备出独立的光电二极管阵列，每个二极管对应一个像素。吸收层厚度通常设计为2~3μm，既保证对1.7μm以内短波红外光子的充分吸收，又能减少载流子扩散时间，保障器件的响应速度。

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