硅基四象限光电探测器目前在激光制导、航空航天应用中有广泛的需求,随着应用需求的推动,要求激光制导武器具有更远的制导距离以及更高的制导精度,这对四象限光电探测器的技术指标也提出了更高的要求,尤其是在近红外波段的灵敏度、响应速度、光谱串扰、可靠性要求等指标方面。本论文正是针对上述问题,以硅基四象限探测器为主要研究对象,在深入分析器件性能需求后,对硅基四象限探测器的灵敏度、响应速度、光谱串扰等指标进行设计与实现。突破了以下关键技术:1.黑硅响应增强技术,传统构型硅基光电探测器近红外响应率和响应光谱范围无法满足器件要求。为了解决这一问题,本文采用黑硅技术,通过优化黑硅成型工艺、掺杂工艺与退火工艺,减小载流子复合,增强器件的近红外响应,延展响应波长范围。2.像元串扰多元复合抑制技术,由于硅材料对近红外光的吸收系数较小,近红外响应增强器件吸收层较厚,同时由于像元边缘电场较弱,这就容易造成像元边缘的光生载流子扩散入邻近像元,从而形成串扰,影响系统制导精度。采用物理隔离沟槽、截止环结构分别从物理、电学层面实现像元串扰的复合抑制,三种串扰抑制方法优劣势互补,可大幅减小器件的像元串扰。3.器件封装技术,器件为硅探测器芯片、金属外壳、压焊金丝组成。采用导电胶将探测器芯片粘接在TO8外壳上,高温下进行还原,形成良好的接触,保证了芯片的电气性能及剪切力,利用金丝将探测器芯片电极与外壳引脚连接,再利用储能焊将玻璃光窗管帽与底座进行气密性封装,保证器件的气密性等。在上述关键技术研究基础上,完成了四象限光电探测器的设计和样品研制。所研制样品具备近红外响应增强功能,近红外响应率达到0.50A/W@1064nm,响应波长范围延展到1200nm,像元串扰小于2%,响应时间小于10ns,通过了典型模拟环境试验验证。