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基于内聚区模型的InSb面阵探测器分层研究

孟庆端 贵磊 张晓玲 张立文 耿东峰 吕衍秋

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基于内聚区模型的InSb面阵探测器分层研究

孟庆端, 贵磊, 张晓玲, 张立文, 耿东峰, 吕衍秋

Delamination study of InSb infrared focal plane arrays using a cohesive zone model

Meng Qing-Duan, Gui Lei, Zhang Xiao-Ling, Zhang Li-Wen, Geng Dong-Feng, Lü Yan-Qiu
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  • 液氮冲击中InSb面阵探测器表面经常出现局部分层、开裂等失效模式. 为明晰材料分层、光敏元芯片断裂过程,基于三维等效建模设想,在易分层处添加内聚区模型,合理选取界面分层开裂参数,建立了128×128 InSb探测器结构分层模型. 模拟结果涵盖了典型碎裂照片中呈现的所有形变信息,即1)在光敏元阵列区域,复现出典型棋盘格屈曲模式;2)在Negative电极区域上方,InSb芯片与下层材料逐渐分开,且分层向两侧逐步扩展;3)在面阵探测器周边区域,表面起伏相对平整. 上述模拟结果证明了所建分层模型的正确性和参数选取的合理性,为后续裂纹起源、传播过程的研究提供了模型基础.
    Local interfacial delamination and cracking, appearing in the top surface of InSb infrared focal plane arrays (IRFPAs), are typical failure patterns observed in liquid nitrogen shock tests. In order to explore the delamination mechanism and cracking process, based on the thought of three-dimensional equivalent modeling, we employ the cohesive zone model (CZM) for the interface where delamination appears most easily, and create the structural model of 128×128 InSb IRFPAs. Simulation results contain all the deformation characteristics appearing in the typical optical fracture photographs. That is, firstly, in the photosensitive element array, the global square checkerboard buckling pattern reappears; secondly, in the negative electrode material, the InSb chip is gradually separated from the negative electrode, and the width of delamination is widened gradually; thirdly, on the periphery of InSb IRFPAs, the surface is flat. All these findings suggest that the model created in this paper is correct, and the parameters selected are suitable. Based on the delamination model, it is possible to find the initiation and propagation rule of cracks in the research that follows.
    • 基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金(批准号:61107083,61205090)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Young Scientists Fund of the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 61107083, 61205090).
    [1]

    He L, Yang D J, Ni G Q 2011 Introduction to Advanced Focal Plane Arrays (1st Ed.) (BeiJing: National Defence Industry Press) p1 (in Chinese) [何力, 杨定江, 倪国强 2011先进焦平面技术导论(第一版) (北京: 国防工业出版社)第1页]

    [2]

    Zhou P, Li C F, Liao C J, Wei Z J, Yuan S Q 2011 Chin. Phys. B 20 028502

    [3]

    Huo Y H, Ma W Q, Zhang Y H, Huang J L, Wei Y, Cui K, Chen L H 2011 Acta Phys. Sin. 60 098401 (in Chinese)[霍永恒, 马文全, 张艳华, 黄建亮, 卫炀, 崔凯, 陈良惠 2011 物理学报 60 098401]

    [4]

    Xiong D Y, Li N, Li Z F, Zhen H L, Lu W 2007 Chin. Phys. Lett. 24 1403

    [5]

    Tidrow M Z 2005 Proceedings of SPIE, Bellingham, WA, March 25-28, 2005 p217

    [6]

    Gong H M, Liu D F 2008 Infrared Laser Eng. 37 18 (in Chinese) [龚海梅, 刘大福 2008 红外与极光工程 37 18]

    [7]

    Shet C, Chandra N 2002 J. Eng. Mater. Technol. 124 440

    [8]

    Mei H X 2011 Ph. D. Dissertation (American: University of Texas at Austin)

    [9]

    Yang Q D, Cox B 2005 Int. J. Fracture 133 107

    [10]

    Ghasemenjad H, Aboutorabi A 2011 J. Mater. Sci. Eng. 5 61

    [11]

    Yan Y B, Shang F L 2009 Int. J. Solids Struct. 46 2739

    [12]

    Xu Q, Lu Z X 2013 Int. J. Plasticity 41 147

    [13]

    Han J B, Siegmund T 2009 Wear 267 1680

    [14]

    Meng Q D, Zhang X L, Zhang L W, Lv Y Q 2012 Acta Phys. Sin. 61 190701 (in Chinese)[孟庆端, 张晓玲, 张立文, 吕衍秋 2012 物理学报 61 190701]

    [15]

    Meng Q D, Yu Q, Zhang L W, Lv Y Q 2012 Acta Phys. Sin. 61 226103 (in Chinese) [孟庆端, 余倩, 张立文, 吕衍秋 2012 物理学报 61 226103]

  • [1]

    He L, Yang D J, Ni G Q 2011 Introduction to Advanced Focal Plane Arrays (1st Ed.) (BeiJing: National Defence Industry Press) p1 (in Chinese) [何力, 杨定江, 倪国强 2011先进焦平面技术导论(第一版) (北京: 国防工业出版社)第1页]

    [2]

    Zhou P, Li C F, Liao C J, Wei Z J, Yuan S Q 2011 Chin. Phys. B 20 028502

    [3]

    Huo Y H, Ma W Q, Zhang Y H, Huang J L, Wei Y, Cui K, Chen L H 2011 Acta Phys. Sin. 60 098401 (in Chinese)[霍永恒, 马文全, 张艳华, 黄建亮, 卫炀, 崔凯, 陈良惠 2011 物理学报 60 098401]

    [4]

    Xiong D Y, Li N, Li Z F, Zhen H L, Lu W 2007 Chin. Phys. Lett. 24 1403

    [5]

    Tidrow M Z 2005 Proceedings of SPIE, Bellingham, WA, March 25-28, 2005 p217

    [6]

    Gong H M, Liu D F 2008 Infrared Laser Eng. 37 18 (in Chinese) [龚海梅, 刘大福 2008 红外与极光工程 37 18]

    [7]

    Shet C, Chandra N 2002 J. Eng. Mater. Technol. 124 440

    [8]

    Mei H X 2011 Ph. D. Dissertation (American: University of Texas at Austin)

    [9]

    Yang Q D, Cox B 2005 Int. J. Fracture 133 107

    [10]

    Ghasemenjad H, Aboutorabi A 2011 J. Mater. Sci. Eng. 5 61

    [11]

    Yan Y B, Shang F L 2009 Int. J. Solids Struct. 46 2739

    [12]

    Xu Q, Lu Z X 2013 Int. J. Plasticity 41 147

    [13]

    Han J B, Siegmund T 2009 Wear 267 1680

    [14]

    Meng Q D, Zhang X L, Zhang L W, Lv Y Q 2012 Acta Phys. Sin. 61 190701 (in Chinese)[孟庆端, 张晓玲, 张立文, 吕衍秋 2012 物理学报 61 190701]

    [15]

    Meng Q D, Yu Q, Zhang L W, Lv Y Q 2012 Acta Phys. Sin. 61 226103 (in Chinese) [孟庆端, 余倩, 张立文, 吕衍秋 2012 物理学报 61 226103]

  • [1] 季梦, 尤云祥, 韩盼盼, 邱小平, 马乔, 吴凯健. 亚临界区圆柱绕流相干结构壁面模化混合RANS/LES模型. 物理学报, 2024, 73(5): 054701. doi: 10.7498/aps.73.20231745
    [2] 葛浩楠, 谢润章, 郭家祥, 李庆, 余羿叶, 何家乐, 王芳, 王鹏, 胡伟达. 人工微纳结构增强长波及甚长波红外探测器. 物理学报, 2022, 71(11): 110703. doi: 10.7498/aps.71.20220380
    [3] 程凯, 魏鑫, 曾德凯, 季选韬, 朱坤, 王晓冬. 基于微结构气体探测器对单能和连续谱快中子的模拟解谱. 物理学报, 2021, 70(11): 112901. doi: 10.7498/aps.70.20201954
    [4] 张晓玲, 司乐飞, 孟庆端, 吕衍秋, 司俊杰. 考虑底充胶固化过程的InSb面阵探测器结构分析模型. 物理学报, 2017, 66(1): 016102. doi: 10.7498/aps.66.016102
    [5] 王超, 郝智彪, 王磊, 康健彬, 谢莉莉, 罗毅, 汪莱, 王健, 熊兵, 孙长征, 韩彦军, 李洪涛, 王禄, 王文新, 陈弘. 利用表面微结构提高波长上转换红外探测器效率. 物理学报, 2016, 65(10): 108501. doi: 10.7498/aps.65.108501
    [6] 杨丹, 张丽, 杨盛谊, 邹炳锁. 基于垂直晶体管结构的低电压并五苯光电探测器. 物理学报, 2015, 64(10): 108503. doi: 10.7498/aps.64.108503
    [7] 余波, 陈伯伦, 侯立飞, 苏明, 黄天晅, 刘慎业. 化学气相沉积金刚石探测器测量辐射驱动内爆的硬X射线. 物理学报, 2013, 62(5): 058102. doi: 10.7498/aps.62.058102
    [8] 范胜男, 王波, 祁辉荣, 刘梅, 张余炼, 张建, 刘荣光, 伊福廷, 欧阳群, 陈元柏. 高增益型气体电子倍增微网结构探测器的性能研究. 物理学报, 2013, 62(12): 122901. doi: 10.7498/aps.62.122901
    [9] 江天, 程湘爱, 郑鑫, 许中杰, 江厚满, 陆启生. 光伏碲镉汞探测器在波段内连续激光辐照下的非线性响应机理研究. 物理学报, 2012, 61(13): 137302. doi: 10.7498/aps.61.137302
    [10] 孟庆端, 余倩, 张立文, 吕衍秋. InSb面阵探测器法线方向力学参数选取研究. 物理学报, 2012, 61(22): 226103. doi: 10.7498/aps.61.226103
    [11] 孟庆端, 张晓玲, 张立文, 吕衍秋. 128× 128 InSb探测器结构模型研究. 物理学报, 2012, 61(19): 190701. doi: 10.7498/aps.61.190701
    [12] 陈文豪, 杜磊, 殷雪松, 康莉, 王芳, 陈松. PbS红外探测器低频噪声物理模型及缺陷表征研究. 物理学报, 2011, 60(10): 107202. doi: 10.7498/aps.60.107202
    [13] 霍永恒, 马文全, 张艳华, 黄建亮, 卫炀, 崔凯, 陈良惠. 两端叠层结构的中长波量子阱红外探测器. 物理学报, 2011, 60(9): 098401. doi: 10.7498/aps.60.098401
    [14] 张爽, 赵德刚, 刘宗顺, 朱建军, 张书明, 王玉田, 段俐宏, 刘文宝, 江德生, 杨辉. 穿透型V形坑对GaN基p-i-n结构紫外探测器反向漏电的影响. 物理学报, 2009, 58(11): 7952-7957. doi: 10.7498/aps.58.7952
    [15] 周梅, 赵德刚. 以弱p型为有源区的新型p-n结构GaN紫外探测器. 物理学报, 2009, 58(10): 7255-7260. doi: 10.7498/aps.58.7255
    [16] 周 梅, 赵德刚. p-GaN层厚度对GaN基p-i-n结构紫外探测器性能的影响. 物理学报, 2008, 57(7): 4570-4574. doi: 10.7498/aps.57.4570
    [17] 周 梅, 常清英, 赵德刚. 一种减小GaN基肖特基结构紫外探测器暗电流的方法. 物理学报, 2008, 57(4): 2548-2553. doi: 10.7498/aps.57.2548
    [18] 谢自力, 张 荣, 修向前, 韩 平, 刘 斌, 陈 琳, 俞慧强, 江若琏, 施 毅, 郑有炓. 用于紫外探测器DBR结构的高质量AlGaN材料MOCVD生长及其特性研究. 物理学报, 2007, 56(11): 6717-6721. doi: 10.7498/aps.56.6717
    [19] 周 梅, 左淑华, 赵德刚. 一种新型GaN基肖特基结构紫外探测器. 物理学报, 2007, 56(9): 5513-5517. doi: 10.7498/aps.56.5513
    [20] 徐锋, 刘辽. 瞬时响应的粒子探测器模型. 物理学报, 1988, 37(8): 1267-1274. doi: 10.7498/aps.37.1267
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-01-19
  • 修回日期:  2014-02-09
  • 刊出日期:  2014-06-05

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