世界首例,不含RoHS指令中的限制物質:檢測波長至14.3μm中紅外光化合物半導體器件實現量產
發布時間:2019-08-27

濱松公司利用長年積累的化合物光半導體的制造技術,成功實現世界首例中紅外光化合物半導體器件(TypeⅡ超晶格紅外探測器件※1)P15409-901的量產,該器件可檢測波長至14.3微米(以下μm、μ是100萬分之1)的中紅外光,且符合歐盟(以下EU)制定的RoHS標準,不含水銀(Hg)和鎘。有望替代現有分析儀器中含有RoHS限制物質的光接收器件,作為面向分析儀器的光接收器件,是利用中紅外光,對大氣、食品、藥劑中等所包含的物質進行分析。本產品將于9月2日(星期一)開始向國內外的分析儀器廠家銷售。


此外,本產品將于9月4日(星期三)~6日(星期五)為期3天,在幕張MESSE(千葉市美濱區)舉辦的亞洲最大的分析儀器和科學儀器的專業展會“JASIS2019”中展出。 


※1 TypeⅡ超晶格紅外探測器件:在基板上2種材料的薄膜交替層疊形成光接收層,是一種特殊結構 的化合物半導體器件。


<產品概要>


本產品是將銦(In)和砷(As)的化合物InAs和鎵(Ga)和銻(Sb)的化合物GaSb,分別以數納米(以下用nm,n是10億分之1)的厚度的薄膜,在基板上交替層疊形成的一種特殊結構的化合物半導體器件。


探測可見光主要采用的是由硅(Si)材料制成的光學半導體器件,但想要檢測波長比可見光長的中紅外光,需要使用組合多種材料的化合物半導體器件。之前濱松公司已經成功開發并銷售了In、As和Sb材料可以檢測11μm的光學半導體器件。 到目前為止,濱松公司采用InAs和GaSb薄膜交替層疊在基板上的特殊結構已經實現了波長大于11μm的中紅外光的檢測,但為了實現量產要求更高的生產技術是這之前的一個課題。


此次,濱松公司通過利用長年積累的化合物光半導體器件的制造技術,在實現精密控制生產設備的同時,優化了生產條件。 我們已經建立了一種可以使均勻厚度的InAs和GaSb薄膜進行精確地交替層疊的制造技術,是世界上首例符合RoHS標準,不含RoHS指令中限制物質水銀和鎘,能夠檢測至14.3μm的TypeII超晶格紅外探測器。


以傅里葉變換紅外分光光度計(以下簡稱FT-IR※2)為代表,目前利用中紅外光,組裝于分析儀器中用于分析大氣、食品、藥劑中等所包含物質的光接收器件,都含有限制物質,本產品預計會替代這部分器件。此外,有望取代組裝于氣體成分分析儀器、物體表面溫度非接觸高靈敏度、高度測量裝置中現有的光接收器件。


今后,為了同時實現更長波長、高靈敏度,濱松公司將繼續推進本產品的模塊化產品的開發。


※2 FT-IR:是一種通過對對象物體照射或透過或反射紅外光的信息來分析物質分子結構、狀態的分析儀 器,廣泛應用于含有機物的物質分析中。


不同結構.jpg

不同結構

光半導體器件是將光接收層的入射光轉換成電信號,通過接觸層、電極在外部獲取電信號。普通半導體器件其光接收層采用的是單一材料,而本產品采用的是InAs和GaSb的薄膜分別以數nm厚度在基板上交替層疊2000層以上形成的光接收層。


<產品的主要特點>


1、實現可檢測14.3μm的TypeⅡ超晶格紅外探測器的量產  

濱松公司利用長年積累的化合物光半導體器件的制造技術,對InAs和GaSb層疊在基板上的供給量和時機進行精密地控制,優化溫度、壓力等生產條件,建立了均一厚度的薄膜反復重復且能精確層疊的生產技術,成功實現可檢測14.3μm中紅外光的TypeⅡ超晶格紅外探測器的量產。 


 2、不含RoHS指令中的限制物質

RoHS指令是歐盟禁止在電氣和電子設備中使用特定有害物質的指令,禁止在歐美市場銷售含有限制物質指定濃度以上的電氣和電子設備。 該產品使用InAs和GaSb材料,不含有RoHS限制物質水銀和鎘,預計將取代現有組裝于分析儀器中利用紅外光、含有限制物質的光接收器件。


<開發背景> 


因為構成物質的分子和原子的鍵合狀態具有吸收特定波長光的性質,所以分析中紅外光的吸收波長,可以鑒別大氣、食品、藥劑中所含的各種各樣的物質。目前,以FT-IR為代表的分析儀器,都組裝含有水銀和鎘限制物質的鎘汞碲(MCT)探測器,故而需要尋找高質量光電探測器來替代。 此外,為了準確識別被分析物中含有的物質成分,需要測定至14μm波長附近的中紅外光,對其不同的吸收特性進行比較。 為此,濱松公司開發了不含限制物質的光接收器件,采用InAs和GaSb薄膜每層薄膜以分別以數nm厚度在基板上交替層疊2000層以上的特殊結構,實現可探測范圍達到約14μm波長范圍的光接收器件。 


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TypeⅡ超晶格紅外探測器 P15409-901

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