一种InGaAs多线列光敏芯片及其应用的制作方法

一种ingaas多线列光敏芯片及其应用
技术领域
1.本发明涉及一种能够同时吸收不同波段光谱的ingaas多线列光敏芯片及其在多光谱成像探测器中的应用，属于红外探测器技术领域。


背景技术：

2.微型光谱仪在农业、食品、工业等领域具有广泛的应用需求，是现场品质快检和在线检测的理想仪器，具有快速、高通量、无损、无污染、高精度、低成本和操作方便等优点。ingaas探测器在0.9μm～1.7μm波段具有非制冷室温工作、探测率高、均匀性好等优点，成为微型近红外光谱仪芯片的理想选择。基于短波红外ingaas探测器的微型光谱仪，通常采用以下两种技术方案：
3.(1)采用ingaas单元探测器，以及扫描步进装置和光栅、反射镜等，实现光谱测量。其优点是成本低，其缺点是仪器内部有运动部件，影响仪器的长期稳定性和可靠性。
4.(2)采用ingaas线列焦平面探测器组件和光栅、反射镜等，仪器内部为全固态式分光系统，其稳定性和可靠性大幅提升，但仪器的集成度水平有待进一步提升。
5.综上所述，目前ingaas线列探测器存在结构复杂、可靠性及稳定差，集成度低等问题，不利于更广泛的应用。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种ingaas多线列光敏芯片及其应用，通过在不同线列像元镀制不同带通膜系，该芯片能够同时吸收不同波段的光谱；此芯片应用于探测器时，能够同时将不同波段光谱信息采集，大大提高探测器组件的光谱成像能力和识别效率，可广泛应用于目标识别、生物医学、科学研究和卫星遥感方面等。
7.本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
8.一种ingaas多线列光敏芯片，所述多线列光敏芯片为不同线列光敏元上沉积有尺寸以及成分不同的带通膜的ingaas芯片；
9.各线列光敏元上镀制的带通膜的厚度为200nm～3000nm，各通道的光谱连续均匀分布或不连续分布，每个通道的光谱带宽为2nm～50nm，中心波长定位精度
±
1nm，透过率≥50％，单个通道内的光谱噪声小于1％，通道间的串音小于10％，在分光通道以外的区域沉积短波红外波段透过率小于0.1％的光学薄膜，抑制杂散光。
10.进一步地，带通膜的成分为氧化硅、五氧化二钛、氟化钇、硫化锌和氮化硅中的至少一种；组成成分为两种以上时，带通膜是由各成分膜层组成的复合薄膜。
11.进一步地，各线列规模为256
×
1、512
×
1或1024
×
1，各线列间距不限。
12.进一步地，ingaas多线列光敏芯片的光敏元为圆形或长方形结构，圆形的直径或长方形的外切圆直径为25μm～1000μm。
13.一种同时实现多光谱成像的ingaas探测器组件，所述组件包括本发明所述ingaas多线列光敏芯片、读出电路、制冷器、测温电阻、吸气剂、封装管壳、窗口片以及盖板；其中，
封装管壳为一端开放的中空腔体结构，盖板上加工有安装窗口片的通孔；
14.ingaas多线列光敏芯片与读出电路通过in柱倒装互连的方式实现二者的电学连接，形成焦平面模块；制冷器固定安装在封装管壳上，并与封装管壳的引脚电学连接；测温电阻以及焦平面模块分别固定安装在制冷器上，测温电阻以及焦平面模块分别与封装管壳的引脚电学连接；盖板固定安装在封装管壳的开放端，窗口片固定安装在盖板的通孔上，窗口片、盖板以及封装管壳形成密封的腔体；吸收剂放置在封装管壳内部并与封装管壳的引脚电学连接，通电后即可用于吸收所述组件内部的残存的气体。
15.有益效果：
16.(1)将带通虑光膜集成到ingaas芯片上，能够实现同时吸收不同波段光谱，还有利于简化光谱仪的结构，提高仪器的稳定性与长期可靠性，对微型光谱仪的技术发展具有重要意义；通过对各线列上带通膜的精细调控，能够有效抑制各通道内的光谱噪声、通道间的串音以及通道外杂散光；
17.(2)基于本发明所述ingaas多线列光敏芯片的探测器组件，通过线扫描方式能够同时将不同波段光谱信息采集，大大提高探测器组件的多光谱成像能力和识别效率，而且结构简单，具有良好的稳定性以及较高的可靠性，可广泛应用于目标识别、生物医学、科学研究和卫星遥感方面等。
附图说明
18.图1为实施例1中所述同时实现多光谱成像的ingaas探测器组件的结构示意图。
19.其中，1
‑
ingaas多线列光敏芯片，2
‑
读出电路，3
‑
吸气剂，4
‑
制冷器，5
‑
窗口片，6
‑
封装管壳，7
‑
盖板。
具体实施方式
20.下面结合具体实施方式对本发明作进一步阐述，其中，所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。
21.实施例1
22.一种同时实现多光谱成像的ingaas探测器组件包括ingaas多线列光敏芯片1、读出电路2、制冷器4、测温电阻、吸气剂3、封装管壳6、窗口片5以及盖板7；
23.ingaas多线列光敏芯片1，是在不同线列光敏元上沉积有尺寸不同的带通膜的ingaas芯片；ingaas多线列光敏芯片1的光敏元为pin型圆形结构，圆形的直径为50μm，线列规模为256
×
2；各线列光敏元上镀制的带通膜成分为五氧化二钛膜层和二氧化硅膜层组成的复合薄膜，两线列带通膜的厚度分别为2500nm和2850nm，两通道的光谱为1230nm
±
15nm和1300nm
±
15nm，每个通道的光谱带宽30nm，中心波长定位精度
±
1nm，透过率≥50％，单个通道内的光谱噪声小于1％，通道间的串音小于5％，在分光通道以外的区域沉积短波红外波段透过率小于0.1％的氮化硅光学薄膜；
24.封装管壳6为一端开放的中空腔体结构；
25.盖板7上加工有安装窗口片5的通孔；
26.吸收剂3用于吸收所述组件内部的残存的气体，可以选用钡铝吸气剂；
27.ingaas多线列光敏芯片1与读出电路2通过in柱倒装互连的方式实现二者的电学
连接，形成焦平面模块；制冷器4胶接封装管壳6上，制冷器4通过金属丝与封装管壳6的引脚实现电学连接；测温电阻以及焦平面模块胶接在制冷器4上，测温电阻以及焦平面模块通过金属丝与封装管壳6的引脚实现电学连接；盖板7焊接在封装管壳6的开放端，窗口片5焊接在盖板7的通孔上，窗口片5、盖板7以及封装管壳6形成密封的腔体；吸收剂3放置在封装管壳6内部并通过焊接的方式与封装管壳6的引脚实现电学连接。
28.综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。