JPH113985A

JPH113985A - パッチ結合赤外線ホトディテクタ

Info

Publication number: JPH113985A
Application number: JP10051245A
Authority: JP
Inventors: Austin John Brouns; オースティン、ジァン、ブラウンズ
Original assignee: Lockheed Corp; Lockheed Martin Corp
Current assignee: Lockheed Martin Corp
Priority date: 1997-03-19
Filing date: 1998-02-18
Publication date: 1999-01-06
Also published as: EP0866504A3; IL123680A0; IL123680A; CA2228231A1; US5773831A; DE69826350D1; EP0866504B1; EP0866504A2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、かなり薄い層のＭＱＷ材料によっ
て赤外線放射を検出することができる赤外線放射ディテ
クタを提供することを目的としている。【解決手段】本発明の赤外線放射感知構成は、相対す
る第一と第二の面を有している。第一の電気的導電性の
層は、赤外線感知構成の第一の面に近接して位置決めさ
れ、かつそれに電気的に接続されている。第一の電気的
導電性層は、赤外線放射に対して透過性である。平面パ
ッチが、赤外線感知構成とは反対側の第一の導電性層の
面上に位置決めされている。電気的導電性の、平面赤外
線放射反射性グラウンドプレーンが、赤外線感知構成の
第二の面に近接して位置決めされ、かつそれに電気的に
接続されている。共振キャビティが、パッチとグランド
プレーンとの間に形成される。このパッチは、キャビテ
ィ内の材料内の赤外線放射の波長の略１／２に等しい幅
を有している。この共振キャビティは、赤外線感知構成
内の赤外線放射の波長の略１／８以下の厚さを有してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般的には、赤外線
放射を検出するためのデバイスに関し、特に集積構成と
して製造されるようなデバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】赤外線放射用のディテクタは多くの用途
を有している。赤外線放射はしばしば可視光がブロック
されるか或いは存在しない場合に、対象を検出するため
に使用することができる。このように、夜間に、或いは
雲、ほこり、かすみを通して赤外線検出を用いることが
可能である。赤外線ディテクタは、イメージを作るため
に単一検出エレメント、又はこのようなエレメントのア
レイの形態にすることができる。このようなイメージを
作るディテクタは、焦平面アレイと呼ばれる。

【０００３】赤外線放射は、種々の方法で検出すること
ができる。１つのこのような方法は、入射赤外線放射に
応答して電荷キャリアを発生する材料の使用によるもの
である。このような感光性材料の例は、水銀カドミウム
テルライド、及びウエルとバリアの交互層を有する多数
量子井戸（”ＭＱＷ”）構成と呼ばれる多層構成であ
る。このタイプのディテクタは、”拡張量子井戸赤外線
ホトディテクタ”という名称の米国特許第５，５３９，
２０６号に示されている。この特許に記載されているよ
うに、赤外線ディテクタの性能は、このディテクタ内に
存在する量子井戸材料の量を減らすことにより改善する
ことができる。通常タイプのＭＱＷの１つの特徴は、赤
外線放射のＥ−フィールドベクトルが、ＭＱＷ材料の平
面に垂直であるときのみ、赤外線放射の検出が生じると
いうことである。このＥ−フィールド方向決めを達成す
るための１つの方法は、ディテクタの裏側に回折格子を
備えることである。この特許に示されるように、ＭＱＷ
材料自身は、回折格子の形状に形成することができる。
この格子は、入射垂直赤外線放射を回折して、ＭＱＷ層
に垂直なＥ−フィールド成分を発生する。

【０００４】感光性材料の薄膜を有する赤外線ディテク
タ用の別の構成は、米国特許第５，２４８，８８４号で
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これ
は、比較的に薄い層のＭＱＷ材料の使用を必要とする。
それ故、Ｅ−フィールドベクトルを変更することができ
るが、しかし、かなり薄い層のＭＱＷ材料によって赤外
線放射を検出することができる赤外線ディテクタ構成の
必要性が存在する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の選択された具体
例は、赤外線放射に応答してキャリアを作る平面赤外線
放射感知構成を含む赤外線放射ディテクタ（ｉｎｆｒａ
ｒｅｄｒａｄｉａｔｉｏｎｄｅｔｅｃｔｏｒ）であ
る。赤外線放射感知構成は、相対する第一と第二の面を
有している。第一の電気的導電性の層は、赤外線感知構
成の第一の面に近接して位置決めされ、かつそれに電気
的に接続されている。第一の電気的導電性層は、赤外線
放射に対して透過性である。赤外線放射を助成する平面
パッチが、赤外線感知構成とは反対側の第一の導電性層
の面上に位置決めされている。電気的導電性の、平面赤
外線放射反射性グラウンドプレーンが、赤外線感知構成
の第二の面に近接して位置決めされ、かつそれに電気的
に接続されている。共振キャビティが、パッチとグラン
ドプレーンとの間に形成される。このパッチは、キャビ
ティ内の材料内の赤外線放射の波長の略１／２に等しい
幅を有している。この共振キャビティは、赤外線感知構
成内の赤外線放射の波長の略１／８以下の厚さを有して
いる。平面パッチは、丸い、正方形、矩形、及び細長い
形状を含む多数の形状を有することができる。

【０００７】別の観点において、赤外線感知構成は、パ
ターン化して、パッチの下方にはない材料の大部分を取
り除く。本発明の好適赤外線感知材料は、多数量子井戸
（ＭＱＷ）構成である。複数のパッチを一緒に結合し
て、放射ディテクタのためのピクセルエレメントを形成
することができ、かつこのピクセルエレメントの群を一
緒に製造して、１つのイメージを形成することができ
る。

【０００８】さらに別の構成は、赤外線感知構成の平面
に平行な横電流を提供するために、相対する面上の導体
を相対するエッジに備えて、赤外線感知構成の各側に絶
縁層を有している。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明及びその利点のより完全な
理解のために、必ずしも一定比率で表示したものではな
い添付図面と関連してなされる以下の説明を今参照す
る。さて、図１を参照すると、本発明に従う赤外線ディ
テクタ２０が示されている。ディテクタ２０は、ピクセ
ルのアレイからなるイメージャ内に単一ピクセルを含ん
でいる。ディテクタ２０は、略.15 ミクロンの厚さを有
するｎ⁺GaAs材料からなる上部導体コンタクト層２２を
有している。層２２は、赤外線放射に対して透過性であ
る。ディテクタ２０は、その表面上にパッチのアレイを
有している。これらのパッチは正方形構成を有し、層２
２の表面上に堆積され、そして略600オングストローム
の厚さを有している。これは、赤外線放射のための表皮
深さの２〜３倍の大きさである。これらのパッチの代表
行は、参照番号２４、２６、２８、３０、３２及び３４
を有している。これらパッチは好適には金から造られ
る。典型的には、付着を改善するために、金の前にチタ
ニウムの層を堆積する。

【００１０】導電層２２は、さらに図４に例示されるよ
うに、好適には多数量子井戸ホトディテクタである赤外
線感知構成４０の表面上に造られる。この構成４０のす
ぐ下に、略.15 ミクロンの厚さを有し、かつｎ⁺GaAsか
ら成る第二の導電性コンタクト層４２が備えられる。第
二の導電性層４２はまた、入射赤外線放射に対して透明
である。

【００１１】第二の導電性層４２のすぐ下に、好適には
金で造られ、かつ略２０００オングストロームの厚さを
有する赤外線反射性層グランドプレーン４４がある。典
型的には各ピクセル内に、金のグランドプレーンの一部
が、ゲルマニウムと合金にされて、グランドプレーン４
４と層４２との間に低抵抗オーミックコンタクトを造
る。

【００１２】図１と図２の両方を参照すると、ディテク
タ２０のために図１に示された個々のピクセルが分離ト
レンチ４６、４８、４９及び５１を有し、そしてこれら
は、エレメント４０、４２、及び４４を通って伸び、か
つこれらのエレメントをトレンチの他方側の同様な隣接
エレメントから電気的に分離する。トレンチ４９及び５
１は、トレンチ４６及び４８に垂直に交差して、図１の
１つのピクセルに対して示された３６パッチを分離す
る。トレンチは第一の導電性層２２を通っては伸びない
ので、第一の導電性層は、すべてのピクセルに連続かつ
共通である。それ故、共通ディテクタバイアス電流及び
信号復帰のための電気コンタクトが、ディテクタアレイ
の周辺でのみ必要とされる。

【００１３】図２を参照すると、１つのピクセルに対し
て図１に示された３６パッチの群の下方に、インジウム
バンプ５０が備えられ、そしてこれは、その上側でグラ
ンドプレーン４４にコンタクトし、かつその下側で読み
出し集積回路（ＲＯＩＣ）５２にコンタクトする。イン
ジウムバンプ５０を取り巻きかつトレンチ４６、４８、
４９、５１内に伸びるスペースは、非導電性エポキシ５
４によって満たされる。エポキシ５４は、隣接ディテク
タ構成とＲＯＩＣ５２を一緒に結合するのに役立ち、か
つパッチ２４−３４及びグランドプレーン４４を含んで
いる。

【００１４】ＲＯＩＣ５２は、各ピクセルにおける第二
の導電性層４２と共通の第一導電性層２２との間に、例
えば、-0.25vdcの固定バイアス電圧を供給する。ＲＯＩ
Ｃは、各ピクセルに対して別々に、入射赤外線放射の検
出により発生した信号ホト電流を検出する。本発明と共
に使用するための代表的直接注入ＲＯＩＣ構成は、”赤
外線及びエレクトロ−オプティカルシステムズハンドブ
ック”Ｖｏｌ３、エレクトロ−オプティカルコンポーネ
ント、ウイリアムＤ．ロガット、編集、第５章、”赤外
線センサのための読み出しエレクトロニクス”ジョン
Ｌ．バンポール、ＥＲＩＭ／ＳＰＩＥ、１９９３（セク
ション5.6.6 参照）に記載されている。

【００１５】図２を参照すると、パッチのそれぞれとグ
ランドプレーン４４の間に、個々の相当する共振キャビ
ティが形成されている。このように、図１に示されたデ
ィテクタ２０に対して、１ピクセルに３６のこのような
共振キャビティが形成される。ここで述べた赤外線感知
層４０及び電気的導電性２２及び４２の具体例に対し
て、共振キャビティにおいて、屈折率は略３．２であ
る。共振キャビティに対する好適厚さは、共振キャビテ
ィ内の所望の入射赤外線放射の波長の略１／８である。
例えば、もし関心ある赤外線放射の自由空間波長が１０
ミクロンならば、3.2 の屈折率を持つ媒体内の相当する
波長は、３．１ミクロンである。この波長の１／８は、
略.39 ミクロンの長さである。このように、２４−３４
のようなパッチのそれぞれに対する共振キャビティの好
適厚さは、.39 ミクロンである。しかしながら、それは
また、より小さな厚さにすることができる。このよう
に、適用可能のキャビティに対する好適厚さは、共振キ
ャビティ内の入射赤外線放射の波長の略１／８に等しい
か、或いはそれ以下である。

【００１６】このキャビティ内の波長Ｗ−Ｌは、”実
効”反射率：Ｎ_EFFECTIVE＝二乗ルート｛［（Ｎ_MQW）
²ＶＯＬ_MQW＋（Ｎ_COND）²ＶＯＬ_COND］／ＶＯＬ
_TOTAL｝により割った空中の波長に等しい。即ち、それ
は、相対容量ＶＯＬ及びキャビティ内の材料の個々の反
射率Ｎ、すなわちＭＱＷ材料及び電気的導電性材料ＣＯ
ＮＤに依存する重み付け値である。実際上、導電性層
は、感知層と殆ど同じ率を有している。ちなみに、Ｎ²
は比較的に良好な誘電材料における誘電率に等しい。

【００１７】さて、第３図を参照すると、図１及び図２
に示されたような赤外線ディテクタのための２つのピク
セルの平面図が示されている。このディテクタは、ピク
セル６０及び６２を有し、そしてそのそれぞれが、図１
に示されるように、３６パッチを有している。ピクセル
６０と６２の間の中心−中心間隔は、好適には約２０ミ
クロンであるが、しかし、各ピクセルにおいてもっと多
くのパッチを使用することによりより大きくすることが
できるであろう。各パッチは、入射赤外線放射のための
波長の略１／２の幅を有している。これは、共振キャビ
ティ内の波長に対して決定される。前述したように、こ
の選択された具体例に対してこの領域内の屈折率は、略
3.2 である。このように、１０ミクロンの波長の赤外線
放射を受け取るために、パッチのそれぞれのための好適
幅は、略1.6 ミクロンである。パッチ間の中心−中心間
隔は、好適具体例に対して略3.3 ミクロンである。この
間隔は、経験的データ、又はパッチ結合赤外線ディテク
タのコンピュータシミュレーションに基づいて選択する
ことができる。共振時に、各キャビティは実際上、パッ
チ自体よりも大きなエリア内に入る赤外線放射を受け取
り、かつ吸収する。このエリアは、パッチ結合ディテク
タエレメントのための有効開口と呼ばれる。ディテクタ
内のパッチは、この有効開口が少なくとも部分的に重畳
するように十分近づけられて、赤外線吸収を１００％に
近づけることを可能にする。しかしながら、この近づけ
た間隔は、例えば、赤外線吸収のスペクトラル帯域幅を
広げるために使用されるかもしれない。

【００１８】本発明の好適具体例のためのＭＱＷ構成
は、図４に示されている。赤外線感知構成４０は、高ド
ープGaAs導電性コンタクト層２２と４２の間に位置決め
される。図４に示された構成４０は、”井戸”になるよ
うに限定されるガリウム砒素（GaAs）の一つおきの層を
備えている。これらは、”バリア”になるように限定さ
れているアルミニウムガリウム砒素（AlGaAs）の層と交
互にされる。このバリアは、井戸よりもずっと厚い。図
４に示されるように、４つのバリア層７０、７２、７４
及び７６がある。バリア層の間に交互にされているの
は、井戸７８、８０及び８２である。各バリア層は、略
４５０オングストロームの好適厚さを有し、かつ各井戸
は、略５０オングストロームの好適厚さを有している。
この構成４０のＭＱＷ材料は、バリア成長の間、Al-Ga
比を変えることにより最大光導電性応答になるよう赤外
線放射の特別の波長に同調させることができる。これ
は、超長波ＩＲ（ＶＬＷＩＲ）から中波ＩＲ（ＭＷＩ
Ｒ）まで同調させることができる。パッチの選択された
サイズ及びそれによる共振周波数は好適には、ＭＱＷ材
料の最大応答波長と一致するよう設計されている。本発
明において使用するための他の数の井戸及びバリアをＭ
ＱＷ構成内において用いることができる。

【００１９】本発明の重要な観点が、図５に示されてい
る。本発明のための好適赤外線感知材料は、図４に示さ
れるようなＭＱＷ構成である。入射赤外線放射のための
伝搬方向が、矢印９０によって示されている。入射赤外
線放射により生じたＥ−フィールドは、矢印９２によっ
て示された方向を有している。このように、Ｅ−フィー
ルドは、赤外線放射の伝搬方向に垂直である。前述した
ＭＱＷ材料は、Ｅ−フィールドベクトル成分がＭＱＷ構
成の平面に垂直であるときのみ赤外線放射を吸収する。
このように、赤外線放射の入射角度がＭＱＷ構成の平面
に垂直であるとき、ＭＱＷ構成による赤外線放射の吸収
は、殆どか或いは全くない。これまで、赤外線ディテク
タは、ＭＱＷ層の平面に垂直なＥ−フィールドの成分を
少なくとも生じるように入射赤外線放射を偏向させる回
折格子の使用によりこの問題に取り組んでいた。

【００２０】さらに、図５を参照すると、グランドプレ
ーン９６上方にパッチ９４が示されている。パッチ９４
は、図１及び図２に示されたパッチのいずれか１つに相
当し、かつグランドプレーン９６は、図１及び図２に示
されたグランドプレーン４４に相当する。本発明の金属
パッチの効果は、Ｅ−フィールドがパッチ９４とグラン
ドプレーン９６との間のキャビティ領域において、パッ
チに実質上垂直になるようにＥ−フィールドの形状を変
えることである。パッチ９４の回りの矢印は、変化した
Ｅ−フィールドを例示している。パッチのすぐ上方で、
Ｅ−フィールドは実質上矢印９２によって示されるのと
同じ方向を有しているということに注意すべきである。
しかしながら、エッジで、かつパッチ９４の下方で、Ｅ
−フィールド角度は、それが、パッチとグランドプレー
ンの間にあるキャビティ領域においてパッチ９４に実質
上垂直になるように、角度的にシフトされる。このよう
にシフトしたＥ−フィールドベクトルによって、パッチ
９４とグランドプレーン９６の間のキャビティ領域内の
ＭＱＷ材料は、入射赤外線放射を吸収する。キャビティ
領域を横切るＥ−フィールドの振幅及び相対符号は、グ
ランドプレーン９６のすぐ下方に図５に示されたフィー
ルド分布曲線によって示されている。

【００２１】さらに、図５を参照すると、キャビティ内
のフィールドは、パッチとグランドプレーンとの間のス
ペース内で伝搬する電磁波の形態をしている。パッチと
グランドプレーンが、例えばキャビティ材料内の波長の
１／８よりも小さく、近づけられるとき、このフィール
ドは”井戸限定分布”を有し、かつこのＥ−フィールド
は顕著には、グランドプレーン、パッチ、及びその間の
感知ＭＱＷ材料の層に垂直である。このフィールド分布
は、”モード”、又はよりルーズに、”永続波パター
ン”と呼ばれる。この永続波は、反対方向に伝搬しかつ
キャビティのエッジで反復して反射される波の合成であ
る。最も簡単な、顕著なモードにおいて、電界強度は、
パッチのエッジ近くで最大であり、かつ中間で最小であ
る。共振時に、入射ＩＲ放射の周期は、キャビティ内の
波の往復移動時間に等しい。これは、いわゆる半波共振
状態と呼ばれる。入射放射の伝搬方向は、ディテクタ面
に垂直であるように、図５に示されている。低Ｆナンバ
ーのレンズが、ディテクタ上に赤外線放射を集めかつフ
ォーカスするために使用されるとき、放射のいくつか
は、例えば、３０度以上、垂直から十分離れている斜め
角度でディテクタに達するであろう。斜め放射の存在
は、全体的にディテクタの赤外線放射をやや減少させる
が、しかし、キャビティ内のフィールド分布、又は共振
波長を変えないであろう。パッチのエンドにある程度の
再放射はあるけれども、共振時にその量は小さい。結果
として、トラップされたフィールドは強く、かつ入射放
射の赤外線吸収は容易に１００％に近づけることができ
る。これは、コンピュータシミュレーションにより示さ
れた。正方形パッチは等しいサイドを有しているので、
その共振波長及び吸収割合は、入射ＩＲ放射の偏光とは
無関係である。また、丸いパッチが、偏光又は非偏光放
射のために正方形パッチと同じ程度に有効であるという
ことが示された。丸いパッチは、精度良く製造すること
が容易であるので、それらは一般的には好適である。正
方形パッチと丸いパッチは、それらの面積が等しいなら
ば、ほとんど同じ波長で共振するであろう。また、図５
の入射ＩＲ偏光ベクトルが、矢印９２によって示される
ように、長い寸法のパッチに平行であるとき、そうでな
いときよりも、共振波長が長くなるということが明白で
ある。

【００２２】キャビティ内の赤外線エネルギーは、感知
ディテクタ材料内で吸収されるが、しかし、パッチ及び
グランドプレーン金属内にかなりの吸収があり得る。金
属内のオーミック損失は、ディテクタ性能を損ね、その
ため金又はアルミニウムのような高導電率金属が使用さ
れるであろう。金属は、長い赤外線波長で、より良好な
導体になるので、パッチ結合赤外線ディテクタは、超長
波長の赤外線（ＶＬＷＩＲ、１２−２０ミクロン）に対
して特に魅力的である。パッチ−グランドプレーン間隔
は、小さく、例えば、１／８波長以下であることが重要
である。もしこの間隔が大きいならば、フィールド集中
は縮小し、かつ赤外線吸収は減少する。この間隔が１／
４波長に近づくとき、前述のキャビティモードはもはや
効果的に支援することはできず、かつＥ−フィールドが
パッチに平行で、かつその近くに集中する傾向のある競
合モードが現れる。

【００２３】パッチ−グランドプレーン間隔に特別の下
限はなく、最終的に、縮小復帰点は、感知材料の容積を
減少させる効果が、パッチ及びグランドプレーン金属内
の損失割合の増加により相殺されるところにまで達す
る。アンテナ結合は、赤外線放射を捕らえかつ集中させ
る周知の手段である。一例（米国特許第５，２４８，８
８４号、”赤外線ディテクタ”）において、アンテナ状
構成が、感知ディテクタ材料内に周辺フィールドを作る
ためにグランドプレーンなしで使用される。このタイプ
のディテクタにおいて、電界ラインは湾曲し、比較的に
非有界であり、そしてディテクタプレーンに対して支配
的な単一偏光なしである。これは、アンテナアレイの後
ろ１／４波長に位置したグランドプレーンの通常の使用
によってさえ成り立つであろう。このパッチ結合赤外線
ディテクタは、パッチ−グランドプレーン間隔が１／４
波長よりもずっと小さいという点で異なり、入射赤外線
エネルギーを、電界がパッチ及びグランドプレーンに支
配的に垂直である井戸限定共振モードにもたらす。

【００２４】パッチ結合の利点は、それが、感知ディテ
クタ材料の容積にかなりの減少を可能にしつつ高赤外線
吸収を維持し、かつ入射電界を、通常に使用される量子
井戸ディテクタ材料により必要とされる偏光方向に向け
るという点にある。図６及び図７を参照すると、本発明
の別の具体例が示されている。赤外線ディテクタ１００
がこれらの図に示されているが、しかし、１ピクセルの
１／４のみが示されている。このピクセルの下右四分の
一が示されている。図１に示されるような全ピクセル
は、３６パッチを有し、かつ図６に示されたこの四分の
一は、９パッチを有している。これらは、パッチ１０
２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１
４、及び１１８である。これらのパッチは、好適には丸
い構成を有しているが、その間隔は、図１及び図２に示
されたパッチに対して前述したのと略同じである。

【００２５】パッチ１０２−１１８は、図示されたよう
にパターン化された第一の導電性コンタクト層１２０上
に位置決めされる。この層１２０は、図１及び図２に示
された層２２に相当する。この層１２０は、１２０ａ、
１２０ｂ、及び１２０ｃのような接続ブリッジエレメン
トと共に、パッチ１０２−１１８の構成を有するように
パターン化される。これらは、相互接続バスエレメント
１２０ｄに接合される。このように、ディテクタ１００
のための１ピクセル内のパッチの全てが、層１２０のパ
ターン化エレメントにより電気的に相互接続される。パ
ッチのそれぞれには、コンタクト層１２０のブランチエ
レメントが接続される。層１２０の下方に、図１及び図
２に示された構成４０に相当する赤外線感知材料１２２
の平面層がある。層１２２は、導電性層１２０と同じ構
成を実質上有するようにパターン化される。

【００２６】赤外線感知材料１２２が、図１及び図２に
示された導電コンタクト層４２に相当する平面導電コン
タクト層１２４の表面上に位置している。層１２４は、
図１及び図２に示されたグランドプレーン４４に相当す
るグランドプレーン１２６上にそれ自体位置決めされて
いる。図６に示された赤外線ディテクタ１００のための
ピクセルは、導電性層１２４と赤外線感知層１２２の組
み合わせ構成の多数エレメントを通して伸びるように図
示されている分離トレンチ１２８により隣接ピクセルか
ら分離されている。同様なトレンチが、そのピクセルを
隣接ピクセルから電気的に分離するために、ピクセルエ
レメントの残りのサイドに沿って伸びる。

【００２７】図１及び図２に示されたディテクタ２０に
よるように、ディテクタ１００は、グランドプレーン１
２６と読み出し集積回路１３２の間に電気コンタクトを
提供するインジウムバンプ１３０を含んでいる。ＲＯＩ
Ｃ１３２とグランドプレーン１２６の間の領域は、エポ
キシ１３４によって満たされる。図６及び図７に示され
たディテクタ１００は、図１及び図２のディテクタ２０
に対して前述したのと実質上同じように機能するが、し
かし、赤外線感知材料の容積減少のために性能は向上す
る。赤外線感知材料の容積をさらに減少させるために、
これらパッチは、できるだけ離して間隔をあけられて、
高赤外線吸収を維持する。

【００２８】本発明のさらに別の具体例が、図８、９、
及び１０に示されている。これは、２つの異なるバンド
の赤外線放射を受け取るように構成されている二重バン
ド赤外線放射ディテクタ１５０である。ディテクタ１５
０は、超長波赤外線放射（ＶＬＷＩＲ）と共に、長波赤
外線放射（ＬＷＩＲ）を受け取るように構成されてい
る。ＬＷＩＲバンドは典型的には８−１２ミクロンであ
り、かつＶＬＷＩＲバンドは典型的には１２ー２０であ
る。ディテクタ１５０は、２組のパッチを有している。
この第一の組は、参照番号１５２、１５４、１５６、１
５８、１６０、１６２、１６４、１６６、及び１６８に
よって識別されるより大きなパッチから成る。この組の
パッチ及び関連した下層構成は、パッチ１０２−１１８
に対して図６及び図７に示されたのと実質上同じであ
る。ディテクタ１５０は、長波赤外線放射を受け取るた
めの第二の組のパッチを有している。これらは、より大
きなパッチ１５２−１６８の回り、及びその間に分布さ
れる。第二のバンドを受け取るための第二の郡における
パッチの代表的なものが、参照番号１８０、１８２、１
８４、１８６、及び１９０によって示されている。

【００２９】ＶＬＷＩＲを受け取るための第一の組のパ
ッチ、即ちパッチ１５２−１６８は、図６に示された層
１２０に相当する第一の導電性コンタクト層２００によ
って電気的に相互接続されている。層２００は、ＶＬＷ
ＩＲ感知材料２０２のパターン化層のすぐ上方に位置決
めされている。この材料２０２は、図６及び図７に示さ
れた赤外線感知材料１２２に相当する。パッチ１８０−
１９０を含む第二の組のパッチは、第二の赤外線透明導
電性層２０４の表面上に位置決めされている。これは、
図６に示された層１２４に相当する。

【００３０】導電性材料の第二のコンタクト層２０４へ
のアクセスは、層２０４に低抵抗オーミックコンタクト
し、かつその上にインジウムバンプ２２４が堆積される
金−ゲルマニウム合金パッド２０６により提供される。
ディテクタ１５０はさらに、第二の導電性コンタクト層
２０４の下方にＬＷＩＲ感知材料２１０の非パターン化
した第二の層を含んでいる。この材料２１０は、図１及
び図２に示された構成４０と実質上同じである。この材
料２１０は、１８４、１８６、及び１９０のようなＬＷ
ＩＲパッチのそれぞれの下にある。第三の導電性コンタ
クト層２１２は、平面材料２１０のすぐ下方にある。グ
ランドプレーン２１４は導電性層２１２のすぐ下方にあ
る。コンタクト層２１２の厚さ及び組成は、図６に示さ
れたコンタクト層１２４のそれと実質上同じである。図
８及び図９のグランドプレーン２１４は、ＶＬＷＩＲ及
びＬＷＩＲパッチ結合赤外線ディテクタの両方に対して
共通グランドプレーンとして役立つ。ＶＬＷＩＲ共振パ
ッチキャビティの上部はパターン化され、かつＶＬＷＩ
Ｒ応答ＭＱＷ材料２０２を含むのに対して、ＶＬＷＩＲ
共振パッチキャビティの底部は、ＶＬＷＩＲに応答しな
い非パターン化ＬＷＩＲ応答ＭＱＷ材料２１０を包含す
る。ＶＬＷＩＲキャビティの全厚さは、キャビティを満
たす材料内のＶＬＷＩＲ波長の役１／８以下であるルー
ルに従わなければならない。同様に、ＬＷＩＲキャビテ
ィの全厚さは、ＬＷＩＲ波長に対する同じルールに従わ
なければならない。

【００３１】図８及び図９においてディテクタ１５０に
対して図示されたピクセルの一部が、トレンチ２１８及
び２２０を含む分離トレンチにより隣接ピクセルから分
離される。インジウムバンプ２２２は、グランドプレー
ン２１４の下方に位置決めされ、かつそれと電気的にコ
ンタクトしている。インジウムバンプ２２４は、金−ゲ
ルマニウム合金パッド２０６の下方に位置決めされ、か
つ同様にそれと電気的にコンタクトしている。先のイン
ジウムバンプのように、インジウムバンプ２２２及び２
２４は、集積回路を読み出すように接続されている。バ
ンプ２２２及び２２４の回りの領域は、エポキシ２２６
によって満たされる。

【００３２】ディテクタ１５０の底面図が、図１０に示
されている。バンプ２２４は、共通導電性層２００と一
緒に、電気的バイアスを供給し、かつ１５８、１６０及
び１６２を含む大きなパッチと関連した超長波赤外線放
射キャビティと関連した構成から検出信号を導く。イン
ジウムバンプ２２２は、バンプ２２４と一緒に、バイア
スを供給し、かつ１８４、１８６、及び１９０を含むよ
り小さなパッチと関連した長波センサから検出信号を導
く。このように、ディテクタ１５０の各ピクセルに対し
て、２つの導電性バンプ及び共通導電性コンタクト層２
００が備えられて、バイアス信号を同時に供給し、かつ
２つのバンドの赤外線放射のそれぞれに対してセンサに
より発生した検出信号を伝える。この機能を果たすよう
に構成された二重バンドＲＯＩＣは、参照によりここに
組み込まれる”ダブルダイレクト注入二重バンドセンサ
読み出し入力回路”という名称の米国特許弟５，５２
３，５７０号に記載されている。

【００３３】本発明のさらに別の具体例が、図１１に示
されている。ディテクタ２４０は、ディテクタ２０に対
して図１に示されたのと実質上同じ構成を有している
が、しかし、パッチ２４−３４のような正方形パッチ
は、細長い金属ストリップ２４２、２４４、２４６によ
り取り替えられる。これらのストリップの幅は、入射赤
外線放射に関して図１及び図２に示されたパッチに対す
る幅と同じになるように選択されている。ストリップ２
４２、２４４、及び２４６間の中心−中心間隔は、矢印
２４８及び２５０によって示されている。この間隔は、
図３を参照して前述したパッチの中心−中心間隔と同じ
である。図１１に示されたディテクタ２４０の構成の残
りは、図１のディテクタ２０に対して図示されたのと実
質上同じである。ディテクタ２４０は、矢印２４１によ
って示された偏光を感知するのに対して、図１、６、及
び８に示されたディテクタは、偏光感知性ではない。ス
トリップ２４２、２４４及び２４６は、１ピクセルエレ
メント内を伸び、かつ隣接ピクセルエレメントのための
同様なストリップから電気的に分離される。ストリップ
間の間隔は、ピクセル内で一定であるが、しかし、ピク
セル間の境界で増加させることができる。ストリップ内
のギャップは、略同じ幅であり、かつ図１に示されるよ
うに、ＭＱＷ構成内のトレンチのすぐ上方に位置決めさ
れる。ギャップは、もしそれが隣接ピクセル間の赤外線
クロストークの伝達を推進しないようにすることが見つ
けられるならば、なくすことができる。別の具体例にお
いて性能を高めるために、赤外線感知材料の容積は、第
一の導電性コンタクト層及びストリップ間の領域におけ
るＭＱＷ構成を取り除くように各ピクセルをパターン化
することにより減少させることができる。

【００３４】図１２は、本発明のさらに別の具体例であ
る。ディテクタ２６０は、図１に示されたディテクタ２
０に実質上同じであるが、しかし、正方形パッチのアレ
イは、直交の細長いマイクロストリップの矩形グリッド
により取り替えられる。これらは、例えば、水平ストリ
ップ２６２、２６４及び２６６、及び垂直ストリップ２
６８、２７０及び２７２を含んでいる。これらのストリ
ップは単一ピクセルエレメント内で電気的に相互接続さ
れているが、しかし、隣接ピクセルエレメント内のスト
リップに電気的に接続されていない。ディテクタ２６０
の構成の残りは、図１のディテクタ２０のために示され
たものと同じである。ディテクタ２６０は、それが、直
交の両偏光成分を受け取るので、偏光に関係はない。

【００３５】図１１及び図１２におけるストリップによ
って達成されるとき、共振キャビティ構成内に赤外線エ
ネルギーを結合するための図５に示された構成は、長い
寸法のストリップに横断する方向に伝搬するトラップ電
磁波を生じる。図１２におけるストリップ交差は、スト
リップの下を縦に伝搬する電磁波内に結合されるべき入
射赤外線フィールドを生じる追加の結合手段を提供す
る。これらは、入射赤外線波長に対してストリップ間隔
を適切に選択することにより、建設的に付加するかもし
れない反対伝搬波であり、さらに赤外線エネルギーの吸
収を高める追加の共振状態を生じる。例えば、これは、
ストリップを略１波長離すことにより達成することがで
き、かつここで、この波長はストリップの下の赤外線波
の縦方向伝搬のためのものである。さらに、性能を高め
るために、赤外線感知材料の容積が、第一の導電性コン
タクト層及び交差ストリップ間のオープンスペース内の
ＭＱＷ構成を取り除くように各ピクセルをパターン化す
ることにより減少させることができる。

【００３６】本発明の別の具体例は、図１３に示される
ような赤外線ディテクタ３００である。このディテクタ
において、赤外線感知ディテクタ材料は、Hg_1-xCd_xTe
である。これは、材料３０２として示されている。HgCd
Teのスペクトラル応答は、その組成を変えることにより
調整することができ、そして、同じことがＭＱＷ材料に
対してもなされる。これは、式Hg_1-xCd_xTeにおけるｘ
の値を変えることによりなされる。ＬＷＩＲディテクタ
に対して、値ｘ＝２２を、使用することができる。その
とき、屈折率は、約Ｎ＝３．５６である。

【００３７】ディテクタ３００は、前述したような金の
パッチ３０４を有している。オーミックコンタクトが、
赤外線感知材料３０２とパッチ３０４の間に位置してい
るHgTe層３０６に金を合金化することにより提供するこ
とができる。CdTeのパッシベーション層３０８が、感知
材料３０２の上方に形成されて、層３０６を取り巻いて
いる。層３０８は、例えば、１０００オングストローム
の選択された厚さを有している。下オーミックコンタク
トは、金のグランドプレーン３１２に合金化されるHgTe
層３１０を備えている。他の点では、ディテクタ３００
は、図２に示されるような前述のディテクタエレメント
と実質上同じである。ディテクタ３００における電流
は、層３０６と３１０の間の垂直電流を示す矢印３１４
により示されている。金のパッチ３０４は、アレイの他
の同様なパッチとの共通の電気接続を備えていなければ
ならない。これは、全ての金パッチを相互接続する狭い
金のストリップの網により提供することができる。

【００３８】図１３に示された赤外線ディテクタ３００
のあまり望ましくはない点は、それが比較的に低抵抗を
有し、そしてそれが、通常のＲＯＩＣとのインターフェ
ースをより困難にしている。本発明に従うさらに別の赤
外線ディテクタ３３０は、図１４に示されている。これ
は、図１３に示されたのと同様な構成であり、共通のエ
レメントは同じ参照番号を有している。しかし、HgCdTe
材料３０２の代わりにホトダイオード赤外線感知エレメ
ントを有している。このバイアス電流は、矢印３３２の
方向である。赤外線ディテクタ３３０用のディテクタエ
レメントは、例えば、ｎタイプ層３３８と接触するｐタ
イプ層３３６から成る。層３３６及び３３８のような赤
外線ホトディテクタホトダイオード構成は、この技術分
野において周知である。ディテクタ３３０は、ディテク
タ３００よりも高いインピーダンスを有し、かつ通常の
ＲＯＩＣとより互換性がある。

【００３９】本発明のさらに別の具体例が、その変形と
共に、図１５−２０に示されている。赤外線放射ディテ
クタ３５０が図１５に示されている。このディテクタ
は、矢印３５２によって示されるように、横電流を有し
ている。これは、図１３に示されるように、垂直電流を
有した前述の赤外線ディテクタ構成に対比される。ディ
テクタ３５０は、前述したような金のパッチ３５４を含
んでいる。例えば、前述したような、HgCdTeである赤外
線感知材料３５６が、非導電性CdTe層３５８及び３６０
の間に位置している。金のパッチ３５４は、層３５８の
上部に位置している。前述したような、金のグランドプ
レーン３６２は、絶縁層３６０の下面に位置している。

【００４０】図１５に示されたディテクタ構成を実装す
るためのピクセル構成が、図１６に例示されている。こ
れは、４つのピクセルの上面図である。各ピクセルは、
図１５に示された３５０のようなディテクタを複数、例
えば１６包含している。図１６に示されたピクセル構成
３８０は、図示しない分離トレンチを有し、かつこれら
は、点線３８２、３８４、３８６、３８８、３９０及び
３９２によって示されるように位置決めされている。こ
れらのピクセル分離トレンチが、ピクセル３９４、３９
６、３９８及び４００を限定している。この構成３８０
は、相互接続導電性金ストリップ４０２、４０４、４０
６及び４０８を備えており、かつこれらは、ピクセル構
成３８０を含むアレイのエッジへの共通バスとして役立
っている。

【００４１】図１３、１４及び１５に示されたディテク
タのためのサイズ構成は、図１におけるようなディテク
タに示されたものと同じである。図１５及び１６に示さ
れたような赤外線ディテクタ構成の第一のバージョン
が、図１７にピクセル構成４１０として例示されてい
る。このピクセル構成４１０は、図１６に示されたよう
な金ストリップ４０６及び４０８を含んでいる。それ
は、さらに、図１５に示された赤外線ディテクタエレメ
ント３５０と同じである４１２及び４１４のような複数
の赤外線ディテクタエレメントを含んでいる。構成４１
０における各ディテクタが、横電流を有している。

【００４２】ピクセル構成４１０の断面図が、図１８に
示されている。これは、図１５に示されたのと同様な参
照番号を持つ共通エレメントを含んでいる。さらに、Ｒ
ＯＩＣ４２０に構成４１０を結合するエポキシ４１８が
含まれている。インジウムバンプ４２２は、グランドプ
レーン３６２とＲＯＩＣ４２０との間に電気的接続を提
供する。図１８に示されるように、横電流は、金ストリ
ップと導電性グランドプレーン３６２の露出部分３６２
Ａとの間にある。横電流を有するこの構成は、垂直電流
を有する構成と比較してかなり高い抵抗（数桁の値）を
有しており、かつそれ故、通常のＲＯＩＣと一致した良
好なインピーダンスである。

【００４３】本発明の横電流具体例の別の変形は、図１
９及び２０に示されたピクセル構成４５０である。図１
９において、１６の金パッチが、４５２及び４５４のよ
うに示されている。これは、赤外線感知材料が、図６に
示されたものと同様な構成を作るためにエッチングされ
るが、しかし、曲がりくねった相互接続パターンが、金
ストリップ４０４とグランドプレーン３６２の露出部分
３６２Ａとの間に直列に１６の共振キャビティ構成の全
てを電気的に相互接続している。このような１６の赤外
線ディテクタエレメントの相互接続は、赤外線ディテク
タアレイの所望の特性であり、かつ通常のＲＯＩＣと互
換性のあるインピーダンスを有している比較的に高い抵
抗率を提供する。

【００４４】前述のように、図１３−２０に例示された
全ての赤外線ディテクタは、パッチを使用して入射赤外
線放射の吸収を高めるための図１及び２のディテクタに
対して前述したのと同じサイズ及び相対構成を有してい
る。図２１は、本発明のディテクタ構成を利用するイメ
ージャの例示である。選択された具体例における、イメ
ージャ５００は、スクリーン上での表示のために、１つ
のイメージを作るために６４０ｘ４８０アレイのピクセ
ルエレメントを有している。代表的なピクセルエレメン
トは、５０２、５０４及び５０６である。これらのピク
セルエレメントのそれぞれが、前述のピクセル構成のい
ずれかのものにすることができる。各ピクセルは、ＲＯ
ＩＣに接続するための相当するインジウムバンプをを有
している。二重バンド構成が、図９に示されるように、
各ピクセルエレメントに対して２つのバンプを有してい
る。全てのピクセルエレメントにより発生した信号は、
コンピュータ又はディスプレイ装置に伝送するためのイ
メージ信号を作るＲＯＩＣに伝達される。

【００４５】図１に示されたパッチは、正方形である。
しかしながら、これらのパッチは、図２２Ａに示された
ような丸い構成、図２２Ｂに示されたような楕円構成、
又は図２２Ｃに示されたような矩形構成を有することが
できる。丸い構成及び正方形構成は、偏光感度を有して
いないが、しかし、楕円及び矩形構成は、入射赤外線放
射に対する偏光に感度を有している。

【００４６】本発明のいくつかの具体例を添付の図面に
例示し、かつ先の詳細な説明において述べたけれども、
本発明は、開示された具体例に制限されず、本発明の精
神から離れることなく多数の再配置、変形及び代換えが
可能である。

【００４７】

【発明の効果】本発明は、かなり薄い層のＭＱＷ材料に
よって赤外線放射を検出することができる赤外線ディテ
クタ構成を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】赤外線ディテクタの１ピクセルを形成するパッ
チ結合赤外線ディテクタエレメントのアレイの透視図で
ある。

【図２】図１に示された赤外線ディテクタのライン２−
２に沿った断面図である。

【図３】パッチとピクセルの間の間隔を例示するための
パッチ結合ディテクタを有する２つの隣接ピクセルの平
面図である。

【図４】本発明において使用するためのＭＱＷ赤外線感
知構成の断面図である。

【図５】単一パッチの近辺の放射Ｅ−フィールド分布を
表示する図である。

【ず６】ディテクタエレメントを一緒に結合するための
構成を含む赤外線感知構成及び下層パターン化導電層を
持つ複数のパッチを有するピクセルの一部の透視図であ
る。

【図７】図６に示された赤外線ディテクタの断面図であ
る。

【図８】２つの異なる赤外線バンドに相当する２つの異
なるサイズのパッチがある、本発明に従う二重バンド赤
外線ディテクタの平面図である。

【図９】図８に示された二重バンドディテクタの断面図
である。

【図１０】図８に示された二重バンドディテクタの底面
図である。

【図１１】細長いパッチを有する本発明の別の具体例の
透視図である。

【図１２】細長いパッチの直交グリッドを有する本発明
のさらに別の具体例を示す図である。

【図１３】感光ディテクタ材料がHgCdTeである、本発明
に従う光導電性構成の断面図である。

【図１４】本発明に従うホトダイオード構成の断面図で
ある。

【図１５】電流が横方向である本発明に従う光導電性デ
バイスを示す図である。

【図１６】共通平面バスにより取り囲まれた４つのピク
セルを示す本発明の別の具体例の平面図である。

【図１７】図１６に示されたピクセルの一つのためのパ
ッチレイアウトを示す図である。

【図１８】図１７に示されたライン１８−１８に沿った
断面図である。

【図１９】パッチディテクタエレメントが、共通バスと
ＲＯＩＣへのコンタクトとの間に直列に接続される、本
発明の別の具体例の平面図である。

【図２０】図１９に示された赤外線ディテクタのライン
２０−２０に沿った断面図である。

【図２１】前述のピクセルエレメントのいずれかにする
ことのできるピクセルを複数有する本発明に従うイメー
ジャの平面図である。

【図２２Ａ】本発明に従う丸いパッチの例示である。

【図２２Ｂ】本発明に従う楕円パッチの例示である。

【図２２Ｃ】本発明に従う矩形パッチの例示である。

【符号の説明】

２０ディテクタ２２上部導体コンタクト層２４、２６、２８、３０、３２、３４パッチ４０赤外線感知構成４２第二の導電性層４４グランドプレーン４６、４８、４９、５１分離トレンチ５０インジウムバンプ５２読み出し集積回路（ＲＯＩＣ）６０、６２ピクセル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】赤外線放射に応答してキャリアを発生させ
るためのものであって、第一と第二の面を有する平面状
赤外線放射感知構成と、前記赤外線感知構成の第一の面に近接しかつそれに電気
的に接続され、そして前記赤外線放射に透明な第一の電
気的に導電性の層と、前記赤外線感知構成とは反対の前記第一の導電性層の面
上に位置した前記赤外線放射のためのものであって、そ
して前記赤外線感知構成における前記赤外線放射の波長
の略半分に等しい幅を有する導電性の平面状パッチと、前記赤外線感知構成の前記第二の面に近接して位置し、
かつそれに電気的に接続された電気的導電性の平面状赤
外線放射反射層と、前記導電性パッチと前記反射層の間に形成され、そし
て、前記赤外線感知構成における前記赤外線放射の波長
の略１／８以下の厚さを有する共振キャビティと、から成る赤外線放射ディテクタ。
【請求項２】前記平面状赤外線放射感知構成が多数量子
井戸構成である請求項１に記載の赤外線放射ディテク
タ。
【請求項３】前記平面状赤外線放射感知構成が、水銀カ
ドミウムテルライドから成る請求項１に記載の赤外線放
射ディテクタ。
【請求項４】前記赤外線放射感知構成と前記反射性層と
の間に位置決めされかつそれに電気的に接続され、そし
て、前記赤外線放射に透明である第二の電気的に導電性
の層を含む請求項１に記載の赤外線放射ディテクタ。
【請求項５】前記パッチが円形である請求項１に記載の
赤外線放射ディテクタ。
【請求項６】前記パッチが正方形である請求項１に記載
の赤外線放射ディテクタ。
【請求項７】前記パッチが細長いものである請求項１に
記載の赤外線放射ディテクタ。
【請求項８】前記第一の電気的に導電性の層と前記赤外
線放射感知構成が、前記パッチと同様な構成を有する形
状にされた少なくとも一部を有するようにパターン化さ
れている請求項１に記載の赤外線放射ディテクタ。
【請求項９】前記赤外線感知構成が、該赤外線感知構成
の厚さの略８倍の波長を前記赤外線感知構成において有
する赤外線放射に対して最大の光導電性応答をするよう
同調されている請求項１に記載の赤外線放射ディテク
タ。
【請求項１０】赤外線放射に応答してキャリアを発生さ
せるためのものであって、第一と第二の面を有する平面
状多数量子井戸構成と、前記量子井戸構成の第一の面上に位置し、かつ前記赤外
線放射に透明である第一の電気的に導電性の層と、前記量子井戸構成の第二の面上に位置し、かつ前記赤外
線放射に透明な第二の電気的に導電性の層と、前記多数量子井戸構成とは反対の前記第一の導電性の層
の面上に位置し、そして前記量子井戸構成内の前記赤外
線放射の波長の略半分に等しい幅を有する、前記赤外線
放射のために導電性の平面状パッチと、前記多数量子井戸構成とは反対の前記第二の導電性層の
面上に位置した電気的に導電性の平面状赤外線放射反射
層と、前記導電性パッチと前記反射性層との間に形成され、か
つ前記量子井戸構成における前記赤外線放射の波長の略
１／８以下の厚さを有する共振キャビティと、から成る赤外線放射ディテクタ。
【請求項１１】前記パッチが円形である請求項１０に記
載の赤外線放射ディテクタ。
【請求項１２】前記パッチが正方形である請求項１０に
記載の赤外線放射ディテクタ。
【請求項１３】前記パッチが細長いものである請求項１
０に記載の赤外線放射ディテクタ。
【請求項１４】前記第一の電気的に導電性の層と前記多
数量子井戸構成がパターン化され、少なくともその一部
が、前記平面状パッチに実質上相当する形状を有してい
る請求項１０に記載の赤外線放射ディテクタ。
【請求項１５】前記多数量子井戸構成が、該多数量子井
戸構成の厚さの略８倍の波長を前記多数量子井戸構成に
おいて有する赤外線放射に対して最大の光導電性応答を
するよう同調されている請求項１０に記載の赤外線放射
ディテクタ。
【請求項１６】赤外線放射に対してキャリアを発生させ
るものであって、第一と第二の面を有する平面状多数量
子井戸構成と、前記量子井戸構成の第一の面上に位置し、前記赤外線放
射に透明な第一の電気的に導電性の層と、前記量子井戸構成の第二の面上に位置し、かつ前記赤外
線放射に透明な第二の電気的に導電性の層と、前記多数量子井戸構成とは反対の前記第一の導電性層の
面上に位置し、そしてそれぞれが、前記量子井戸構成に
おける前記赤外線放射の波長の略半分に等しい幅を有す
る、前記赤外線放射のために導電性の平面状パッチのア
レイと、前記多数量子井戸構成とは反対の前記第二の導電性層の
面上に位置した電気的に導電性の平面状赤外線放射反射
性層と、前記導電性パッチのそれぞれと前記反射性層の間に形成
され、そして、それぞれが、前記量子井戸構成における
前記赤外線放射の波長の略１／８以下の厚さを有する共
振キャビティと、から成る赤外線ディテクタピクセルエレメント。
【請求項１７】前記平面状多数量子井戸構成と前記第一
の電気的に導電性の層が、前記平面状パッチと前記第二
の導電性層との間にその領域を有するようにパターン化
されている請求項１６に記載の赤外線ディテクタピクセ
ルエレメント。
【請求項１８】前記パッチのそれぞれが円形である請求
項１６に記載の赤外線放射ディテクタ。
【請求項１９】前記パッチのそれぞれが正方形である請
求項１６に記載の赤外線放射ディテクタ。
【請求項２０】前記パッチのそれぞれが細長いものであ
る請求項１６に記載の赤外線放射ディテクタ。
【請求項２１】前記多数量子井戸構成が、該多数量子井
戸構成の厚さの略８倍である波長を前記赤外線感知構成
内に有する赤外線放射に対して最大の光導電性応答をす
るよう同調されている請求項１６に記載の赤外線放射デ
ィテクタ。
【請求項２２】それぞれが、前記赤外線放射に応答してキャリアを発生させるもので
あって、第一と第二の面を有する平面状赤外線放射感知
構成と、前記赤外線感知構成の第一の面に近接し、かつそれに電
気的に接続され、そして、前記赤外線放射に透明な第一
の電気的に導電性の層と、前記赤外線感知構成とは反対の前記第一の導電性層の面
上に位置し、かつ前記赤外線感知構成における前記赤外
線放射の波長の略半分に等しい幅をそれぞれが有する前
記赤外線放射のための導電性の平面状パッチのアレイ
と、前記赤外線感知構成の前記第二の面に近接して位置し、
かつそれに電気的に接続された電気的に導電性の平面状
赤外線放射反射性層と、前記導電性パッチのそれぞれと前記反射性層との間に形
成され、かつ前記赤外線感知構成における前記赤外線放
射の波長の略１／８以下の厚さを有する共振キャビティ
と、から成るピクセルエレメントの平面状アレイ、及び、相当するピクセルエレメントからのピクセルエレメント
信号を伝達するため前記平面状赤外線放射反射性層のそ
れぞれに接続された個々の電気的導体、から成り、前記ピクセルエレメント信号が、前記イメージャにより
受信される前記赤外線放射のイメージから成る、赤外線放射検出イメージャ。
【請求項２３】前記平面状赤外線放射感知構成が、多数
量子井戸構成である請求項２２に記載の赤外線放射ディ
テクタ。
【請求項２４】前記平面状赤外線放射感知構成が、水銀
カドミウムテルライドから成る請求項２２に記載の赤外
線放射ディテクタ。
【請求項２５】前記赤外線放射感知構成と前記反射性層
との間に位置し、かつそれと電気的に接続され、そし
て、前記赤外線放射に透明である第二の電気的に導電性
の層を含む請求項２２に記載の赤外線放射ディテクタ。
【請求項２６】前記パッチのそれぞれが円形である請求
項２２に記載の赤外線放射ディテクタ。
【請求項２７】前記パッチのそれぞれが正方形である請
求項２２に記載の赤外線放射ディテクタ。
【請求項２８】前記パッチのそれぞれが、細長いもので
ある請求項２２に記載の赤外線放射ディテクタ。
【請求項２９】前記第一の電気的に導電性の層と前記赤
外線放射感知構成が、前記パッチの相当するものと同様
な構成を有する形状にされた少なくともその一部を有す
るようにパターン化されている請求項２２に記載の赤外
線放射ディテクタ。
【請求項３０】前記赤外線感知構成が、該赤外線感知構
成の厚さの略８倍である波長を前記赤外線感知構成を有
する赤外線放射に対して最大の光導電性応答をするよう
同調されている請求項２２に記載の赤外線放射ディテク
タ。
【請求項３１】赤外線放射に応答してキャリアを発生さ
せるためのものであって、それぞれが第一と第二の面を
有する第一の組の間隔をあけた多数量子井戸構成と、前記量子井戸構成の前記第一の面のそれぞれの上に位置
し、かつ前記赤外線放射に透明である第一のパターン化
された電気的に導電性の層と、前記赤外線放射のために導電性で、かつ前記多数量子井
戸構成のそれぞれとは反対側かつその上方で、前記第一
の電気的に導電性の層の表面上にそれぞれ位置し、そし
て、それぞれが前記第一の組の量子井戸構成における前
記赤外線放射の第一のバンドの波長の略半分に等しい幅
を有する第一のアレイの平面状パッチと、前記第一の組における前記多数量子井戸構成の前記第二
の表面と電気的に接触し、そして前記赤外線放射に透明
である第二の電気的に導電性の層と、前記赤外線放射に応答してキャリアを発生させるための
ものであって、前記第一の組の多数量子井戸構成とは反
対側の前記第二の電気的に導電性の層上に位置した平面
状多数量子井戸構成と、前記赤外線放射のために導電性で、かつ前記平面状多数
量子井戸構成とは反対の前記第二の電気的に導電性の層
の側に位置し、そして、それぞれが前記平面状多数量子
井戸構成における前記赤外線放射の第二のバンドの波長
の略半分に等しい幅を有する第二のアレイの平面状パッ
チと、前記第二の電気的導電性の層とは反対面の前記平面状多
数量子井戸構成に位置し、かつ前記平面状多数量子井戸
構成と電気的に接触している第三の電気的に導電性の層
と、前記平面状多数量子井戸構成とは反対の前記第三の電気
的に導電性の層の側に位置した赤外線放射反射性層と、前記第一の組の前記パッチのそれぞれと前記反射性層と
の間に形成され、かつそれぞれが前記第一の量子井戸構
成における前記赤外線放射の前記第一のバンドの波長の
略１／８以下の厚さを有する第一の組の共振キャビティ
と、前記第二の組の前記パッチのそれぞれと前記反射性層と
の間に形成され、それぞれが前記平面状多数量子井戸構
成における前記赤外線放射の前記第二のバンドの波長の
略１／８以下の厚さを有する第二の組の共振キャビティ
と、から成る二重バンド赤外線放射ディテクタピクセルエレ
メント。
【請求項３２】前記パッチが円形である請求項３１に記
載の赤外線放射ディテクタ。
【請求項３３】前記パッチが正方形である請求項３１に
記載の赤外線放射ディテクタ。
【請求項３４】前記パッチが細長いものである請求項３
１に記載の赤外線放射ディテクタ。
【請求項３５】前記第一の電気的に導電性の層と前記多
数量子井戸構成がパターン化され、そして少なくともそ
の一部が前記平面状パッチに実質上相当する形状を有す
る請求項３１に記載の赤外線放射ディテクタ。
【請求項３６】前記第一の多数量子井戸構成が、前記第
一の多数量子井戸構成の厚さの略８倍である波長を前記
第一の多数量子井戸構成において有する赤外線放射の最
大光導電性応答をするよう同調されている請求項３１に
記載の赤外線放射ディテクタ。
【請求項３７】赤外線放射に応答してキャリアを発生さ
せるためのものであって、第一と第二の面を有する平面
状赤外線放射感知構成と、前記赤外線感知構成の第一の面に近接し、かつ前記赤外
線放射に透明である第一の電気的に非導電性の層と、前記赤外線感知構成とは反対の前記第一の非導電性の層
の面上に位置し、かつ前記赤外線感知構成における前記
赤外線放射の波長の略半分に等しい幅を有する平面状パ
ッチと、前記赤外線感知構成の前記第二の面に近接した第二の電
気的に非導電性の層と、前記赤外線感知構成とは反対の前記第二の電気的に非導
電性の層に近接して位置した平面状赤外線放射反射性層
と、前記平面状パッチから離れた位置で前記第一の面におい
て前記赤外線放射感知構成と電気的に接触している第一
の導体と、前記第一の面で前記第一の導体の相当する位置から離れ
た前記第二の面上の位置で前記第二の面において前記赤
外線放射感知構成と電気的に接触している第二の導体
と、から成り、前記赤外線放射感知構成における電流が前記第一と第二
の導体の間にあり、かつ前記赤外線放射感知構成の平面
に実質上平行であり、そして、共振キャビティが、前記導電性パッチと前記反射性層と
の間に形成され、そして該共振キャビティが前記赤外線
感知構成における前記赤外線放射の波長の略１／８以下
の厚さを有する、赤外線放射ディテクタ。
【請求項３８】前記平面状赤外線放射感知構成が、水銀
カドミウムテルライドから成る請求項３７に記載の赤外
線放射ディテクタ。
【請求項３９】赤外線放射に応答してキャリアを発生さ
せるためのものであって、第一と第二の面を有する平面
状赤外線放射感知構成と、前記赤外線感知構成の第一の面と近接し、かつ前記赤外
線放射に透明である第一の電気的に非導電性の層と、前記赤外線感知構成とは反対の前記第一の非導電性層の
面上に位置し、かつ前記赤外線感知構成における前記赤
外線放射の波長の略半分に等しい幅をそれぞれが有する
平面状パッチのアレイと、前記赤外線感知構成の前記第二の面に近接した第二の電
気的に非導電性の層と、前記赤外線感知構成とは反対の前記第二の電気的に非導
電性の層に近接して位置した平面状赤外線放射反射性層
と、平面状パッチの前記アレイから離れた位置で前記第一の
面において前記赤外線放射感知構成と電気的に接触して
いる第一の導体と、前記第一の面で前記第一の導体の相当する位置から離れ
た前記第二の面上の位置で前記第二の面において前記赤
外線放射感知構成と電気的に接触している第二の導体
と、から成り、前記赤外線放射感知構成における電流が、前記第一と第
二の導体の間にあり、かつ前記赤外線放射感知構成の平
面に実質上平行であり、そして、共振キャビティが前記導電性パッチのそれぞれと前記反
射性層との間に形成され、そして、該共振キャビティの
それぞれが、前記赤外線感知構成における前記赤外線放
射の波長の略１／８以下の厚さを有する、赤外線放射ディテクタ構成。
【請求項４０】前記平面状赤外線放射感知構成が、水銀
カドミウムテルライドから成る請求項３９に記載の赤外
線放射ディテクタ。