短波紅外 InGaAs 焦平面探測器具有探測率高、均勻性好等優(yōu)點，在航天遙感、微光夜視、醫(yī)療診斷等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。近十年來，中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所圍繞高靈敏度常規(guī)波長（0.9 ~ 1.7 μm）InGaAs 焦平面、延伸波長（1.0 ~ 2.5 μm）InGaAs 焦平面以及新型多功能 InGaAs 探測器取得了良好進展。在常規(guī)波長 InGaAs 焦平面方面，從 256 × 1、512 × 1 元等線列向 320× 256、640 × 512、4 000 × 128、1280 × 1024 元等多種規(guī)格面陣方面發(fā)展，室溫暗電流密度優(yōu)于 5 nA/cm2，室溫峰值探測率優(yōu)于 5 × 1012 cm·Hz1/2/W。在延伸波長 InGaAs 探測器方面，發(fā)展了高光譜高幀頻 1024 × 256、1024 × 512 元焦平面，暗電流密度優(yōu)于 10 nA/cm2 和峰值探測率優(yōu)于 5 × 1011 cm·Hz1/2/W@200 K。在新型多功能 InGaAs 探測器方面，發(fā)展了一種可見近紅外響應(yīng)的 InGaAs 探測器，通過具有阻擋層結(jié)構(gòu)的新型外延材料和片上集成微納陷光結(jié)構(gòu)，實現(xiàn) 0.4 ~ 1.7 μm 寬譜段響應(yīng)，研制的 320 × 256、640 × 512 焦平面組件的量子效率達(dá)到 40%@0.5 m、80%@0.8 m、90%@1.55 m；發(fā)展了片上集成亞波長金屬光柵的 InGaAs 偏振探測器，其在 0°、45°、90°、135°的消光比優(yōu)于 20:1。

　　引言

　　短波紅外探測廣泛應(yīng)用于航天遙感、微光夜視、醫(yī)療診斷、農(nóng)業(yè)工業(yè)、安全監(jiān)控等領(lǐng)域?；?IIIV 族 InP / InGaAs 材料體系短波紅外 InGaAs 探測器，具高探測率、高均勻性、高穩(wěn)定性等特點，是發(fā)展小型化、低功耗和高可靠性短波紅外光電系統(tǒng)的理想選擇之一。近年來，國內(nèi)外研究機構(gòu)在短波紅外 InGaAs 焦平面探測領(lǐng)域開展了大量相關(guān)研究。2015 年，美國 UTC Aerospace Systems 公司推出了像元尺寸為 12.5 μm × 12.5 μm 的 640 × 512 型短波紅外 InGaAs 成像機芯，重量小于 45 g，功耗小于 1.5 W。 2018 年，該公司報道了規(guī)模 4000× 4000 的近紅外 InGaAs 焦平面探測器及機芯，中心距為 5μm，相機系統(tǒng)的量子效率 》70%。美國 Teledyne Technologies 公司開展了中心距為 15、10 μm 的 1280 × 1024 元面陣研究。此外，英國的 Photonic Science Limited，法國 Sofradir 公司，以色列的 SCD 公司、比利時的 XenICs 公司等也長期致力于 InGaAs 焦平面探測器的研制和應(yīng)用。中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所圍繞航天遙感工程的應(yīng)用需求，在高靈敏度常規(guī)波長（0.9～1.7 μm）InGaAs 焦平面、延伸波長（1.0～2.5 μm）InGaAs 焦平面以及新型多功能 InGaAs 探測器取得了良好進展。在常規(guī)波長 InGaAs 焦平面方面，從 256 × 1、512 × 1 元等線列向 320× 256、640 × 512、4000 × 128、1280 × 1024 元等多種規(guī)格面陣方面發(fā)展，探測率和暗電流水平不斷提高。在延伸波長 InGaAs 探測器方面，發(fā)展高光譜高幀頻 1024 × 256、1024 × 512 元焦平面。在新型多功能 InGaAs 探測器方面，發(fā)展了一種寬譜段響應(yīng)的 InGaAs 探測器，通過具有阻擋層結(jié)構(gòu)的新型外延材料和片上集成微納陷光結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了可見波段拓展和較高的量子效率；發(fā)展了片上集成亞波長金屬光柵的 InGaAs 偏振探測器，提高偏振器件的消光比。我國自主研制的短波紅外 InGaAs 焦平面探測器已經(jīng)進入了航天工程應(yīng)用中，至今在軌穩(wěn)定運行兩年多，在對地觀測、氣象預(yù)報中發(fā)揮了重要作用。文中綜述了十余年來，中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所短波紅外 InGaAs 焦平面探測器研究進展。