美國陸軍研究實驗室和紐約州立大學石溪分校的科學家們開發出了一種用于低成本制造紅外相機材料的合成工藝。這一技術為未來的陸軍夜間作戰提供了新的可能性。
圖片顯示：軍隊研究人員正在用分子束外延法（MBE）生產基于InAsSb的新型紅外探測器材料。 InAsSb是一種III-V族半導體，也是許多商業產品（如DVD播放器和手機）中用于光電子的一類材料。 圖片來源：美軍
美國陸軍研究實驗室（ARL）的博士 Wendy Sarney和Stefan Svensson率先研發出了半導體InAsSb應用的一種特殊方法，InAsSb是一種尚未用于最長波長（10μm）的高性能紅外相機中的材料。而目前紅外攝像機光傳感器的最佳材料都是基于HgCdTe開發的，它們都屬于II-VI族化合物。
“不幸的是，HgCdTe非常昂貴，主要是因為這種材料只針對于軍用客戶，” Svensson說。
InAsSb是一種III-V型半導體，屬于應用于商業產品（如手機和DVD播放器）中光電子材料中的一種。
“人類的眼睛被大自然優化，觀察到太陽反射的光線在一個非常窄的光波范圍內，此范圍被稱為可見光譜；然而，即使在低溫下，自然界中的所有物體都會發出微弱的光線，產生紅外（IR）范圍內的人的肉眼所看不見的顏色，這些波長大約是可見光波長的十倍。
Sarney說：“通過使用可以探測微弱紅外線的攝像頭，士兵們便可以在夜間進行活動。 這種相機的靈敏度越高，或者說它可以探測到的光波或溫差越小，士兵們在戰場上可以識別出的細節就越多，也就使得可以在更遠的范圍內探測到敵人。可想而知，這種高性能的紅外相機對于陸軍來說是非常重要的。”
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這一發現的關鍵在于要認識到材料必須以10μm的應變而不變形。要想將InAsSb用作傳感器材料，則必須要克服這一關鍵難點。基于半導體材料器件的性能也依賴于材料的結晶完整性。有必要將InAsSb沉積到包含原子之間較小間距的起始晶體材料（基板）上。為了使光敏材料能夠正常工作，原子尺度上的這種不匹配現象必須得到很好的控制。
在可能的襯底中，較便宜和較大的襯底通常具有逐漸減小的原子間距。多年以來，Stony Brook和ARL發現了一種控制原子間距不匹配的方法，最終選擇以GaAs（是許多消費品在III-V行業中最常用的基材）作為襯底，它尺寸大且價格便宜。這種大面積襯底允許同時制造多個照相機傳感器，這可以在商業鑄造廠進行。所有這一切都為日后以非常經濟的方式開發適用于戰士的高品質紅外攝像機提供了新機會。
Stony Brook和ARL結合了應變介導技術來有效地控制GaAs襯底和InAsSb傳感材料之間10％的原子間距不匹配現象。為了解決這一問題，科研人員將GaSb的中間層沉積在GaAs上，以捕獲原子大小不匹配所引起的大部分缺陷。然后，他們繼續增加原子間距，并采用了分級層，這同樣也防止了InAsSb傳感器材料的缺陷。
使用高分辨率透射電子顯微鏡對材料進行檢測，以確保其具有足夠的結構質量。他們還發現，與檢測性能有關的光學性能非常優異。該研究為基于III-V長波長紅外材料的夜視系統的最終部署提供了一個低成本、實用的解決方案。
文章來自azom，原文題目為Researchers Develop New Material for Army Night-Time Operations
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