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德國 VDS NIR 感測器說明
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砷化銦鎵(Indium Gallium Arsenide,InGaAs)乃以週期表III-V族為主要元素之砷化鎵(GaAs)砷化銦(InAs)等半導體化合物所合成,由於晶格常數匹配等 眾多因素考量,故最常以磷化銦(InP)晶圓為基材進行InGaAs半導體製程。且由於其為直接能隙之材料,磊晶品質佳,價格便宜,在近/短紅外波段具有 良好之光電特性,故為此波段最重要之感測元件製程材料。

InGaAs感測器一般會隨著基 材及InGaAs成份濃度不同而改變其能帶間隙截止波長,進而影響其感測波長。標準之 In 0..53 Ga 0.47As 之感測波段為0.9至1.7微米, 也有將基材及InxGa1-xAs成份濃度改變朝短波長延伸到可見光(至0.4微米),或向長波長延伸到短波紅外光(至2.5微米)之產品。因此其應用非 常廣泛,尤其是相較於中長波段紅外之材料往往必須以液態氮降溫至零下近一、二百度才能使用,InGaAs在無致冷或僅電子致冷環境下即可得到良好的感測效 果,確實方便許多,也因此其在生醫、通訊等商業及民生應用,具有更方便且價格低廉之優勢。下圖為幾種常用之紅外線材料,其中之帶狀為近/短紅外波段 (0.8~2.5微米)。

砷化銦鎵(Indium Gallium Arsenide, InGaAs)CCD的應用:

在軍事、安全、鑑識、生醫、製藥、環保、車輛、天文、遙測、農牧、海洋、地理、食品、石化、紙業、印刷、控制、藝術、體育等各個領域都有其發揮之空間及應用實例。

例如太陽光在此一波段之光能量約佔40%~50%之比例。

因此,InGaAs光感測器可作為太陽能光電池之用;而且此一波段對於水有適當之吸收常數(峰值@ 1.45微米&1.94微米),因此可適用於含濕監測、食品乾燥監測、農產篩選、紙張乾燥監測、製藥過程乾燥監測、肌膚保濕偵測、飛安(除冰)檢查等;
另外,其對人體組織表皮為最佳之解析波段(1.3微米),可作為同調光斷層掃瞄(OCT)、早期齵齒檢查、肌膚美容等之應用;
此 近/短紅外波段為人眼所能忍受較大雷射光之波段(Eye Safe >10亳瓦 @ 1.55微米),因此雷射測距、夜間海防監視、秘密監視等均常有使用InGaAs作為其產品,而且近/短紅外波段比熱像更能清楚辨識人或物體的輪廓,因此 非常適合開發成共焦平面陣列(Focal Plane Array)作為車行夜視、夜間高級防竊保全等方面之應用;
它還能穿透油墨,可作為油畫鑑識分析、鈔券辨偽、事故鑑識;1.2微米波長以上可透視矽晶圓,作為晶圓缺陷檢視、錫球陣列(Ball-Grid Array, BGA)接合檢視、微機電(MEMS)封裝、晶圓級封裝(Wafer-Level Package, WLP)檢視、晶圓級光學互連(Wafer-Level Optical Interconnect)等,適用於台灣的電子產業;
對高於150℃ 以上之高溫熱源具有偵測效果,因此可提供鋼鐵、玻璃工業之生產安全及製程量化應用;可偵測含有C-H、N-H、C-O及O-H等多種分子材質,適合作為食 品飼料成分分析、製藥成分分析、血液分析(血糖、含氧量、酸鹼值、、、等)、氣體偵測、工業污染檢測、製程反應監測、紙漿成分監測、遙測分析(太空、地 表)、回收塑膠分類、油畫鑑識分析、刑事現場蒐證、鑽油監測、石化製品(油品)分析、珠寶鑑識、鈔券辨偽等;而且近/短紅外光一般應用不需如中長紅外降溫 至77 °K,適宜作為輕型夜視鏡、輕型衛星酬載等軍事用途。


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