世界首例,不含RoHS指令中的限制物质:检测波长至14.3μm中红外光化合物半导体器件实现量产
发布时间:2019-08-27

滨松公司利用长年积累的化合物光半导体的制造技术,成功实现世界首例中红外光化合物半导体器件(TypeⅡ超晶格红外探测器件※1)P15409-901的量产,该器件可检测波长至14.3微米(以下μm、μ是100万分之1)的中红外光,且符合欧盟(以下EU)制定的RoHS标准,不含水银(Hg)和镉。有望替代现有分析仪器中含有RoHS限制物质的光接收器件,作为面向分析仪器的光接收器件,是利用中红外光,对大气、食品、药剂中等所包含的物质进行分析。本产品将于9月2日(星期一)开始向国内外的分析仪器厂家销售。


此外,本产品将于9月4日(星期三)~6日(星期五)为期3天,在幕张MESSE(千叶市美滨区)举办的亚洲最大的分析仪器和科学仪器的专业展会“JASIS2019”中展出。 


※1 TypeⅡ超晶格红外探测器件:在基板上2种材料的薄膜交替层叠形成光接收层,是一种特殊结构 的化合物半导体器件。


<产品概要>


本产品是将铟(In)和砷(As)的化合物InAs和镓(Ga)和锑(Sb)的化合物GaSb,分别以数纳米(以下用nm,n是10亿分之1)的厚度的薄膜,在基板上交替层叠形成的一种特殊结构的化合物半导体器件。


探测可见光主要采用的是由硅(Si)材料制成的光学半导体器件,但想要检测波长比可见光长的中红外光,需要使用组合多种材料的化合物半导体器件。之前滨松公司已经成功开发并销售了In、As和Sb材料可以检测11μm的光学半导体器件。 到目前为止,滨松公司采用InAs和GaSb薄膜交替层叠在基板上的特殊结构已经实现了波长大于11μm的中红外光的检测,但为了实现量产要求更高的生产技术是这之前的一个课题。


此次,滨松公司通过利用长年积累的化合物光半导体器件的制造技术,在实现精密控制生产设备的同时,优化了生产条件。 我们已经建立了一种可以使均匀厚度的InAs和GaSb薄膜进行精确地交替层叠的制造技术,是世界上首例符合RoHS标准,不含RoHS指令中限制物质水银和镉,能够检测至14.3μm的TypeII超晶格红外探测器。


以傅里叶变换红外分光光度计(以下简称FT-IR※2)为代表,目前利用中红外光,组装于分析仪器中用于分析大气、食品、药剂中等所包含物质的光接收器件,都含有限制物质,本产品预计会替代这部分器件。此外,有望取代组装于气体成分分析仪器、物体表面温度非接触高灵敏度、高度测量装置中现有的光接收器件。


今后,为了同时实现更长波长、高灵敏度,滨松公司将继续推进本产品的模块化产品的开发。


※2 FT-IR:是一种通过对对象物体照射或透过或反射红外光的信息来分析物质分子结构、状态的分析仪 器,广泛应用于含有机物的物质分析中。


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不同结构

光半导体器件是将光接收层的入射光转换成电信号,通过接触层、电极在外部获取电信号。普通半导体器件其光接收层采用的是单一材料,而本产品采用的是InAs和GaSb的薄膜分别以数nm厚度在基板上交替层叠2000层以上形成的光接收层。


<产品的主要特点>


1、实现可检测14.3μm的TypeⅡ超晶格红外探测器的量产  

滨松公司利用长年积累的化合物光半导体器件的制造技术,对InAs和GaSb层叠在基板上的供给量和时机进行精密地控制,优化温度、压力等生产条件,建立了均一厚度的薄膜反复重复且能精确层叠的生产技术,成功实现可检测14.3μm中红外光的TypeⅡ超晶格红外探测器的量产。 


 2、不含RoHS指令中的限制物质

RoHS指令是欧盟禁止在电气和电子设备中使用特定有害物质的指令,禁止在欧美市场销售含有限制物质指定浓度以上的电气和电子设备。 该产品使用InAs和GaSb材料,不含有RoHS限制物质水银和镉,预计将取代现有组装于分析仪器中利用红外光、含有限制物质的光接收器件。


<开发背景> 


因为构成物质的分子和原子的键合状态具有吸收特定波长光的性质,所以分析中红外光的吸收波长,可以鉴别大气、食品、药剂中所含的各种各样的物质。目前,以FT-IR为代表的分析仪器,都组装含有水银和镉限制物质的镉汞碲(MCT)探测器,故而需要寻找高质量光电探测器来替代。 此外,为了准确识别被分析物中含有的物质成分,需要测定至14μm波长附近的中红外光,对其不同的吸收特性进行比较。 为此,滨松公司开发了不含限制物质的光接收器件,采用InAs和GaSb薄膜每层薄膜以分别以数nm厚度在基板上交替层叠2000层以上的特殊结构,实现可探测范围达到约14μm波长范围的光接收器件。 


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TypeⅡ超晶格红外探测器 P15409-901

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