红外探测器（原书第2版）

图书标准信息

• 作者 [波兰]Antoni Rogalski 著；周海宪、程云芳 译；周华君、程林 校
• 出版社 机械工业出版社
• 出版时间 2014-03
• 版次 1
• ISBN 9787111451976
• 定价 268.00元
• 装帧 精装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 820页
• 字数 1306千字
• 正文语种 简体中文

【内容简介】

　　《红外探测器》有三个鲜明特点：第一，内容十分丰富，该书由四部分23章组成，概述了红外探测器的发展史，详细介绍了各种红外探测器的当前状况，同时根据相关理论预测了其性能极限；第二，内容非常系统，不仅介绍了红外探测技术的基础知识，而且还较为详细地阐述了各种类型的探测器，可使读者对红外探测器有全面了解，又能侧重自己从事的研究项目；第三，内容极具先进性，囊括了各种成熟的红外探测器和研究课题，同时介绍了曾经研究但尚未完全成功应用的一些项目，分析了其中的主要原因，指出未来可能的发展方向。《红外探测器》参考了大量的会议文献和技术资料，并根据原书作者研究团队的研究成果和经验，分析和列出了目前已经达到的最高性能，无疑给读者提供了一个参考基准，是一部非常有价值的参考书。《红外探测器》可供光电子领域特别是航空航天方向从事红外光学仪器设计、器件设计及研究的工程师和研究人员使用，也可作为大专院校相关专业师生的参考用书。

【作者简介】

第ⅰ部分红外探测技术的基础知识
章辐度学2
1.1辐度学和光度学的相关量和单位3
1.2辐度学物理量的定义5
1.3辐率6
1.4黑体辐9
1.5发率（比辐率）12
1.6红外光学系统13
1.7红外系统辐度学的相关概念16
1.7.1夜视系统16
1.7.2大气透和红外光谱19
1.7.3景物辐和对比度20
参文献21

第2章红外探测器的质22
2.1现代红外技术的发展史24
2.2红外探测器分类28
2.3红外探测器制冷31
2.3.1低温杜瓦瓶31
2.3.2焦耳-汤普森制冷器32
2.3.3斯特林循环制冷技术32
2.3.4珀耳帖制冷器33
2.4探测器的品质因数33
2.4.1响应度34
2.4.2噪声等效功率34
2.4.3探测率34
2.5基本的探测率极限35
参文献40

第3章红外探测器的基本能极限44
3.1热探测器44
3.1.1工作44
3.1.2噪声机理47
3.1.3比探测率和基本极限48
3.2光子探测器52
3.2.1光子探测过程52
3.2.2光子探测器的理论模型55
3.2.2.1光成噪声56
3.2.2.2热生成和复合噪声57
3.2.3光电探测器的很好厚度58
3.2.4探测器材料的品质因数58
3.2.5减小器件体积以提高能60
3.3光子和热探测器基本的比较62
3.4光电探测器的建模66
参文献68

第4章外差式探测技术72
参文献80

第ⅱ部分红外热探测器
第5章温差电堆84
5.1温差电堆的基本工作84
5.2品质因数87
5.3热电材料89
5.4利用微机械技术制造温差电堆93
5.4.1设计优化93
5.4.2温差电堆的结构布局94
5.4.3微温差电堆技术95
参文献97

第6章测辐热计100
6.1测辐热计的基本工作100
6.2测辐热计类型102
6.2.1金属测辐热计102
6.2.2热敏电阻103
6.2.3半导体测辐热计104
6.2.4室温硅测辐热计107
6.2.4.1测辐热计的传感材料109
6.2.4.2氧化钒109
6.2.4.3非晶硅110
6.2.4.4硅二极管111
6.2.4.5其它材料111
6.2.5超导测辐热计112
6.2.6高温超导测辐热计116
6.3热电子测辐热计121
参文献124

第7章热释电探测器132
7.1热释电探测器的基本工作132
7.1.1响应度133
7.1.2噪声和探测率136
7.2热释电材料选择138
7.2.1单晶141
7.2.2热释电聚合物142
7.2.3热释电陶瓷142
7.2.4电介质测辐热计144
7.2.5材料选择145
7.3热释电摄像机146
参文献147

第8章新型热探测器150
8.1高莱辐计150
8.2新型非制冷探测器152
8.2.1电耦合悬臂梁结构153
8.2.2光学耦合悬臂梁结构156
8.2.3热-光传感器160
8.2.4天线耦合微测辐热计161
8.3热探测器能比较163
参文献164

第ⅲ部分红外光子探测器
第9章光子探测器理论170
9.1光电导探测器170
9.1.1本征光电导理论170
9.1.1.1扫出效应172
9.1.1.2光电导体中的噪声机理174
9.1.1.3量子效率176
9.1.1.4光电导体的终质177
9.1.1.5背景影响178
9.1.1.6表面复合的影响178
9.1.2非本征光电导理论179
9.1.3本征和非本征红外探测器的工作温度187
9.2pn结光敏二极管190
9.2.1理想扩散限pn结192
9.2.1.1扩散电流192
9.2.1.2量子效率193
9.2.1.3噪声194
9.2.1.4比探测率196
9.2.2实际的pn结197
9.2.2.1生成-复合电流198
9.2.2.2隧穿电流200
9.2.2.3表面漏电流201
9.2.2.4空间电荷限电流203
9.2.3响应时间204
9.3pin光敏二极管206
9.4雪崩光敏二极管209
9.5肖特基势垒光敏二极管214
9.5.1肖特基-莫特理论及其修正214
9.5.2电流传输过程216
9.5.3硅化物217
9.6金属-半导体-金属光敏二极管218
9.7金属-绝缘体-半导体光敏二极管220
9.8非衡光敏二极管224
9.9nbn探测器225
9.10光电磁、磁致浓差和登伯探测器226
9.10.1光电磁探测器227
9.10.1.1光电磁效应227
9.10.1.2利乐解228
9.10.1.3制造技术和能229
9.10.2磁致浓差探测器230
9.10.3登伯探测器231
9.11光子牵引探测器234
参文献236

0章本征硅和锗探测器246
10.1硅光敏二极管247
10.2锗光敏二极管254
10.3锗化硅光敏二极管256
参文献258

1章非本征硅和锗探测器261
11.1非本征探测技术262
11.2非本征光电探测器的工作特264
11.3非本征光电导体的能265
11.3.1硅掺杂光电导体265
11.3.2锗掺杂光电导体268
11.4受阻杂质带器件269
11.5固态光电倍增管273
参文献273

2章光电发探测器278
12.1内光电发过程278
12.1.1散效应281
12.1.2暗电流283
12.1.3金属电极283
12.2肖特基势垒探测器截止波长的控制285
12.3肖特基势垒探测器的结构优化和制造285
12.4新型内光电发探测器287
12.4.1异质结内光电发探测器287
12.4.2同质结内光电发探测器288
参文献290

3章ⅲ-v族（元素）探测器295
13.1ⅲ-v族窄带隙半导体的物理质295
13.2ingaas光敏二极管301
13.2.1piningaas光敏二极管302
13.2.2ingaas雪崩光敏二极管304
13.3二元ⅲ-v探测器308
13.3.1insb光电导探测器308
13.3.2insb光电磁探测器309
13.3.3insb光敏二极管310
13.3.4inas光敏二极管318
13.3.5insb非衡光敏二极管321
13.4三元和四元ⅲ-v探测器323
13.4.1inassb探测器324
13.4.1.1inassb光电导体324
13.4.1.2inassb光敏二极管327
13.4.2以gasb三元和四元合金为基础的光敏二极管333
13.5以sb为基础的新型ⅲ-v窄带隙光电探测器337
13.5.1intlsb和intlp337
13.5.2insbbi338
13.5.3insbn338
参文献338

4章碲镉汞（hte）探测器351
14.1hte探测器的发展史351
14.2hte材料：技术和质354
14.2.1相图354
14.2.2晶体生长技术355
14.2.3缺陷和杂质362
14.2.3.1固有缺陷362
14.2.3.2掺杂物363
14.3hte的基本质364
14.3.1能带隙366
14.3.2迁移率367
14.3.3光学质369
14.3.4热生成-复合过程373
14.3.4.1肖克莱-里德过程373
14.3.4.2辐过程374
14.3.4.3俄歇过程375
14.4俄歇效应为主的光电探测器能378
14.4.1衡型器件378
14.4.2非衡型器件379
14.5光电导探测器380
14.5.1探测技术381
14.5.2光电导探测器的能382
14.5.2.1工作在温度77k的器件382
14.5.2.2工作温度高于77k的器件386
14.5.3俘获模式光电导体388
14.5.4排斥光电导体389
14.5.5扫积型探测器392
14.6光伏探测器397
14.6.1结的形成397
14.6.1.1hg向内扩散398
14.6.1.2离子束铣399
14.6.1.3离子植入399
14.6.1.4反应离子刻蚀402
14.6.1.5生长期间掺杂402
14.6.1.6钝化404
14.6.1.7接触层金属化工艺406
14.6.2对hte光敏二极管能的主要407
14.6.3对hte光敏二极管能的次要419
14.6.4雪崩光敏二极管423
14.6.5俄歇抑制光敏二极管429
14.6.6金属-绝缘体-半导体光敏二极管433
14.6.7肖特基势垒光敏二极管436
14.7hg基探测器437
14.7.1晶体生长437
14.7.2物理质438
14.7.3hgznte光电探测器440
14.7.4hgmnte光电探测器442
参文献444

5章iv-ⅵ族（元素）探测器469
15.1材料制备和质469
15.1.1晶体生长469
15.1.2缺陷和杂质472
15.1.3物理质473
15.1.4生成复合过程477
15.2多晶光电导探测器481
15.2.1多晶铅盐的沉积481
15.2.2制造技术482
15.2.3能483
15.3p-n结光敏二极管486
15.3.1能限486
15.3.2技术和质489
15.3.2.1扩散光敏二极管492
15.3.2.2离子植入493
15.3.2.3异质结493
15.4肖特基势垒光敏二极管495
15.4.1肖特基势垒的相关争议问题496
15.4.2技术和质498
15.5非寻常薄膜光敏二极管503
15.6可调谐谐振腔增强型探测器505
15.7铅盐与hte507
参文献509

6章量子阱红外光电探测器521
16.1低维固体：基础知识521
16.2多量子阱和超晶格结构526
16.2.1成分超晶格结构527
16.2.2掺杂超晶格结构529
16.2.3子带间光学跃迁530
16.2.4子带间弛豫时间533
16.3光电导量子阱红外光电探测器534
16.3.1制造技术536
16.3.2暗电流537
16.3.3光电流542
16.3.4探测器能543
16.3.5量子阱红外光电探测器与碲镉汞探测器546
16.4光伏量子阱红外光电探测器548
16.5超晶格微带量子阱红外光电探测器551
16.6光耦合552
16.7其它相关器件555
16.7.1p类掺杂gaas/algaas量子阱红外光电探测器555
16.7.2热电子晶体管探测器557
16.7.3sige/si量子阱红外光电探测器558
16.7.4采用其它材料体系的量子阱红外光电探测器560
16.7.5多探测器561
16.7.6集成发光二极管量子阱红外光电探测器564
参文献565

7章超晶格红外探测器576
17.1hgte/hte超晶格576
17.1.1材料质576
17.1.2超晶格光敏二极管580
17.2应变层超晶格583
17.3inassb/insb应变层超晶格光敏二极管584
17.4inas/gainsbii类应变层超晶格585
17.4.1材料质586
17.4.2超晶格光敏二极管589
17.4.3nbn超晶格探测器596
参文献598

8章量子点红外光电探测器603
18.1量子点红外光电探测器的制备和工作603
18.2量子点红外光电探测器的预期优势606
18.3量子点红外光电探测器模型607
18.4量子点红外光电探测器能
18.4.1r0a乘积
18.4.2温度78k时的比探测率
18.4.3高温能612
参文献614

第ⅳ部分焦面阵列
9章焦面阵列结构概述618
19.1概述619
19.2单片焦面阵列结构625
19.2.1电荷耦合器件626
19.2.2互补金属氧化物半导体器件629
19.3混成型焦面阵列632
19.3.1互连技术633
19.3.2读出集成电路635
19.4焦面阵列的能640
19.4.1噪声等效温差640
19.4.2读出电路对噪声等效温差的影响643
19.4.2.1hte光敏二极管和量子阱红外光电探测器的读出电路限噪声等效温差645
19.5小可分辨温差646
19.6自适应焦面阵列647
参文献649

第20章热探测器焦面阵列653
20.1热电堆焦面阵列655
20.2测辐热计焦面阵列659
20.2.1制造技术662
20.2.2焦面阵列能664
20.2.3封装669
20.3热释电焦面阵列670
20.3.1线阵列670
20.3.2混成型结构672
20.3.3单片结构674
20.3.4对非制冷焦面阵列商业市场的展望677
20.4新型非制冷焦面阵列678
参文献681

第21章光子探测器焦面阵列688
21.1本征硅和锗焦面阵列688
21.2非本征硅和锗焦面阵列693
21.3光电发阵列698
21.4ⅲv族（元素）焦面阵列704
21.4.1ingaas焦面阵列704
21.4.2insb焦面阵列708
21.4.2.1混成型insb焦面阵列709
21.4.2.2单片insb焦面阵列712
21.5hte焦面阵列715
21.5.1单片焦面阵列717
21.5.2混成型焦面阵列718
21.6铅盐焦面阵列726
21.7量子阱红外光电探测器阵列729
21.8inas/gainsb应力层超晶格焦面阵列735
参文献737

第22章太赫兹探测器和焦面阵列749
22.1直接和外差太赫兹探测技术：概论750
22.2肖特基势垒结构754
22.3对破坏中断光子探测器757
22.4热探测器760
22.4.1半导体测辐热计761
22.4.2超导热电子测辐热计763
22.4.3转换边界传感器测辐热计765
22.5场效应晶体管探测器769
22.6结论772
参文献772

第23章第三代红外探测器781
23.1多探测技术的优越782
23.2第三代探测器的技术要求783
23.3hte多探测器786
23.3.1双波段hte探测器787
23.3.2三hte探测器795
23.4多波段量子阱红外光电探测器797
23.5ⅱ类inas/gainsb双波段探测器807
23.6多波段量子点红外光电探测器809
参文献812
跋819

【目录】

第1部分 红外探测技术的基础知识
第1章　辐射度学
1.1辐射度学和光度学的相关量和单位
1.2辐射度学物理量的定义
1.3辐射率
1.4黑体辐射
1.5发射率（比辐射率）
1.6红外光学系统
1.7红外系统辐射度学的相关概念
1.7.1夜视系统
1.7.2大气透射和红外光谱
1.7.3景物辐射和对比度
参考文献

第2章　红外探测器的性质
2.1 现代红外技术的发展史
2.2红外探测器分类
2.3红外探测器制冷
2.3.1低温杜瓦瓶
2.3.2焦耳汤普森制冷器
2.3.3斯特林循环制冷技术
2.3.4珀耳帖制冷器
2.4探测器的品质因数
2.4.1响应度
2.4.2噪声等效功率
2.4.3探测率
2.5基本的探测率极限
参考文献

第3章　红外探测器的基本性能极限
3.1热探测器
3.1.1工作原理
3.1.2噪声机理
3.1.3比探测率和基本极限
3.2光子探测器
3.2.1光子探测过程
3.2.2光子探测器的理论模型
3.2.2.1光学生成噪声
3.2.2.2热生成和复合噪声
3.2.3光电探测器的最佳厚度
3.2.4探测器材料的品质因数
3.2.5减小器件体积以提高性能
3.3光子和热探测器基本限制的比较
3.4光电探测器的建模
参考文献

第4章　外差式探测技术
参考文献

第2部分 红外热探测器
第5章　温差电堆
5.1温差电堆的基本工作原理
5.2品质因数
5.3热电材料
5.4利用微机械技术制造温差电堆
5.4.1设计优化
5.4.2温差电堆的结构布局
5.4.3微温差电堆技术
参考文献

第6章　测辐射热计
6.1测辐射热计的基本工作原理
6.2测辐射热计类型
6.2.1金属测辐射热计
6.2.2热敏电阻
6.2.3半导体测辐射热计
6.2.4微型室温硅测辐射热计
6.2.4.1测辐射热计的传感材料
6.2.4.2氧化钒
6.2.4.3非晶硅
6.2.4.4硅二极管
6.2.4.5其它材料
6.2.5超导测辐射热计
6.2.6高温超导测辐射热计
6.3热电子测辐射热计
参考文献

第7章　热释电探测器
7.1热释电探测器的基本工作原理
7.1.1响应度
7.1.2噪声和探测率
7.2热释电材料选择
7.2.1单晶
7.2.2热释电聚合物
7.2.3热释电陶瓷
7.2.4电介质测辐射热计
7.2.5材料选择
7.3热释电摄像机
参考文献

第8章　新型热探测器
8.1高莱辐射计
8.2新型非制冷探测器
8.2.1电耦合悬臂梁结构
8.2.2光学耦合悬臂梁结构
8.2.3热光传感器
8.2.4天线耦合微测辐射热计
8.3热探测器性能比较
参考文献

第3部分　红外光子探测器
第9章　光子探测器理论
9.1光电导探测器
9.1.1本征光电导理论
9.1.1.1扫出效应
9.1.1.2光电导体中的噪声机理
9.1.1.3量子效率
9.1.1.4光电导体的最终性质
9.1.1.5背景影响
9.1.1.6表面复合的影响
9.1.2非本征光电导理论
9.1.3本征和非本征红外探测器的工作温度
9.2pn结光敏二极管
9.2.1理想扩散限pn结
9.2.1.1扩散电流
9.2.1.2量子效率
9.2.1.3噪声
9.2.1.4比探测率
9.2.2实际的pn结
9.2.2.1生成复合电流
9.2.2.2隧穿电流
9.2.2.3表面漏电流
9.2.2.4空间电荷限电流
9.2.3响应时间
9.3pin光敏二极管
9.4雪崩光敏二极管
9.5肖特基势垒光敏二极管
9.5.1肖特基莫特理论及其修正
9.5.2电流传输过程
9.5.3硅化物
9.6金属半导体金属光敏二极管
9.7金属绝缘体半导体光敏二极管
9.8非平衡光敏二极管
9.9nBn探测器
9.10光电磁、磁致浓差和登伯探测器
9.10.1光电磁探测器
9.10.1.1光电磁效应
9.10.1.2利乐解
9.10.1.3制造技术和性能
9.10.2磁致浓差探测器
9.10.3登伯探测器
9.11光子牵引探测器
参考文献

第10章　本征硅和锗探测器
10.1硅光敏二极管
10.2锗光敏二极管
10.3锗化硅光敏二极管
参考文献
第11章　非本征硅和锗探测器
11.1非本征探测技术
11.2非本征光电探测器的工作特性
11.3非本征光电导体的性能
11.3.1硅掺杂光电导体
11.3.2锗掺杂光电导体
11.4受阻杂质带器件
11.5固态光电倍增管
参考文献

第12章　光电发射探测器
12.1内光电发射过程
12.1.1散射效应
12.1.2暗电流
12.1.3金属电极
12.2肖特基势垒探测器截止波长的控制
12.3肖特基势垒探测器的结构优化和制造
12.4新型内光电发射探测器
12.4.1异质结内光电发射探测器
12.4.2同质结内光电发射探测器
参考文献

第13章　ⅢV族（元素）探测器
13.1ⅢV族窄带隙半导体的物理性质
13.2InGaAs 光敏二极管
13.2.1pin InGaAs光敏二极管
13.2.2InGaAs 雪崩光敏二极管
13.3.1InSb光电导探测器
13.3.2InSb 光电磁探测器
13.3.3InSb 光敏二极管
13.3.4InAs 光敏二极管
13.3.5InSb 非平衡光敏二极管
13.4三元和四元ⅢV探测器
13.4.1InAsSb探测器
13.4.1.1InAsSb光电导体
13.4.1.2InAsSb光敏二极管
13.4.2以GaSb三元和四元合金为基础的光敏二极管
13.5以Sb为基础的新型ⅢV窄带隙光电探测器
13.5.1InTlSb和InTlP
13.5.2InSbBi
13.5.3InSbN
参考文献

第14章　碲镉汞（HgCdTe）探测器
14.1HgCdTe探测器的发展史
14.2HgCdTe材料：技术和性质
14.2.1相图
14.2.2晶体生长技术
14.2.3缺陷和杂质
14.2.3.1固有缺陷
14.2.3.2掺杂物
14.3HgCdTe的基本性质
14.3.1能带隙
14.3.2迁移率
14.3.3光学性质
14.3.4热生成复合过程
14.3.4.1肖克莱里德过程
14.3.4.2辐射过程
14.3.4.3俄歇过程
14.4俄歇效应为主的光电探测器性能
14.4.1平衡型器件
14.4.2非平衡型器件
14.5光电导探测器
14.5.1探测技术
14.5.2光电导探测器的性能
14.5.2.1工作在温度77K的器件
14.5.2.2工作温度高于77K的器件
14.5.3俘获模式光电导体
14.5.4排斥光电导体
14.5.5扫积型探测器
14.6光伏探测器
14.6.1结的形成
14.6.1.1Hg向内扩散
14.6.1.2离子束铣
14.6.1.3离子植入
14.6.1.4反应离子刻蚀
14.6.1.5生长期间掺杂
14.6.1.6钝化
14.6.1.7接触层金属化工艺
14.6.2对HgCdTe光敏二极管性能的主要限制
14.6.3对HgCdTe光敏二极管性能的次要限制
14.6.4雪崩光敏二极管
14.6.5俄歇抑制光敏二极管
14.6.6金属绝缘体半导体光敏二极管
14.6.7肖特基势垒光敏二极管
14.7Hg基探测器
14.7.1晶体生长
14.7.2物理性质
14.7.3HgZnTe光电探测器
14.7.4HgMnTe光电探测器
参考文献

第15章　IVⅥ族（元素）探测器
15.1材料制备和性质
15.1.1晶体生长
15.1.2缺陷和杂质
15.1.3物理性质
15.1.4生成复合过程
15.2多晶光电导探测器
15.2.1多晶铅盐的沉积
15.2.2制造技术
15.2.3性能
15.3pn结光敏二极管
15.3.1性能限
15.3.2技术和性质
15.3.2.1扩散光敏二极管
15.3.2.2离子植入
15.3.2.3异质结
15.4肖特基势垒光敏二极管
15.4.1肖特基势垒的相关争议问题
15.4.2技术和性质
15.5非寻常薄膜光敏二极管
15.6可调谐谐振腔增强型探测器
15.7铅盐与HgCdTe
参考文献

第16章　量子阱红外光电探测器
16.1低维固体：基础知识
16.2多量子阱和超晶格结构
16.2.1成分超晶格结构
16.2.2掺杂超晶格结构
16.2.3子带间光学跃迁
16.2.4子带间弛豫时间
16.3光电导量子阱红外光电探测器
16.3.1制造技术
16.3.2暗电流
16.3.3光电流
16.3.4探测器性能
16.3.5量子阱红外光电探测器与碲镉汞探测器
16.4光伏量子阱红外光电探测器
16.5超晶格微带量子阱红外光电探测器
16.6光耦合
16.7其它相关器件
16.7.1p类掺杂GaAs/AlGaAs 量子阱红外光电探测器
16.7.2热电子晶体管探测器
16.7.3SiGe/Si量子阱红外光电探测器
16.7.4采用其它材料体系的量子阱红外光电探测器
16.7.5多色探测器
16.7.6集成发光二极管量子阱红外光电探测器
参考文献

第17章　超晶格红外探测器
第18章　量子点红外光电探测器

第Ⅳ部分　焦平面阵列
第19章　焦平面阵列结构概述
第20章　热探测器焦平面阵列
第21章　光子探测器焦平面阵列
第22章　太赫兹探测器和焦平面阵列
第23章　第三代红外探测器