红外技术发展的先导是红外探测器的发展，一个国家红外探测器的技术水平代表着其红外技术发展的水平。最早的红外探测器是1800年英国天文学家威廉·赫歇耳发明的水银温度计，随后发明了热电偶、热电堆，1880年美国的Langley发明了测热辐射计。最初的红外探测器主要是热电探测器，直至1917年Case研制出第一只硫化铊光电导探测器，这种探测器比热电探测器灵敏度高，响应也快。第二次世界大战，人们认识到了红外技术在军事应用中的巨大潜力，开始对红外技术极为重视，寻新的材料和制作方法。19世纪40年代初，以PbS为代表的光电型红外探测器问世，随后又出现了硒化铅、碲化铅探测器。二次大战后，半导体技术的发展推动了红外探测技术的发展，先后出现了InSb、HgCdTe、掺杂Si、PtSi。InSb的灵敏度较高，但是带隙只有0.22eV，所以只能探测低于5.6μm。PtSi由于它的高均匀性和可生产性，可以做成大的焦平面阵列,但是其截至波长为5.7μm，也只能用于中短波范围，而且量子效率很低。同时InSb和PtSi都没有波长可调性和多探测能力。掺杂Si有很宽的光谱带宽，但是也不具备波长可调性，而且必须工作在很低的温度。1959年Lawso研制出碲镉汞（HgxCd1-xTe）的长波长红外探测器，这是红外技术史上的一次重要进展。它是目前性能最好，也是最广泛应用的II－VI族红外探测器。它是利用带间吸收，因此具有极高的探测率和量子效率。通过调节Hg的组分x可以实现带隙从0-0.8eV的 连续可调。因此它所能探测的波长范围覆盖了中波红外（3-5μm）和长波红外（8-14μm）两个波段。
而利用MBE生长的III－V族材料体系制成的量子阱材料正好可以弥补碲镉汞方面的不足，III－V族材料生长、器件制作工艺成熟，适于制作大面阵探测器。同时III－V族材料组分容易控制和调节，通过调节化合物的组分，可以比较容易的改变量子阱的阱宽、垒高等参数，进而可以调节探测波长。可以覆盖三个主要的大气窗口。因此III和嫩太阳能庭院灯－V族材料在实现多探测方面也有很大的优势。因此有望与HgxCd1-xTe材料并驾齐驱，在军事上和民用上都发挥重要的应用。以下图1为红外探测器研究的发展史。
图1 红外探测器发展历史方形气囊 表1列出了几种常用红外探测器材料及他们的响应波段
范围 | 探测器材料 |
近红外(0.7～1.1μm) | 硅光电二极管 (Si) |
短波红外(1～3 μm) | 铟镓砷(InGaAs)、硫化铅探测器(PbS) |
中波红外(3～5 μm) | 锑化铟(InSb)、碲镉汞探测器(HgCdTe)、量子阱探测器(QWIP) |
长波红外、热红外(8～14 μm) | 碲镉汞探测器(HgCdTe)、量子阱探测器(QWIP) |
可用性评估远红外(16 μm以上) | 量子阱探测器(QWIP) |
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制作交通工具
表1.几种常用的红外探测器及它们的响应波段
红外探测器的应用前景
由于MCT材料制备困难、制备周期长、成本高、均匀性差等缺点，使得在制备红外焦平面阵列时失去了优势，这时摇盘机III－V族量子阱红外探测器开始崭露头角。特别是GaAs/AlGaAs等材料系，由于用该类材料的光电子和高速微电子器件已大批量投放市场，直到6英寸的大面积GaAs衬底已可商用，其材料生长及器件制作工艺十分成熟，材料的均匀性好（美国的Gunapala MBE方法生长的外延片所制成的256*256的手持照相机在65536个像素中只有10个盲点）。器件成品率高，可大大降低红外探测器的成本。
（a）军事和国防领域
红外探测器的发展得益于战争尤其是二次大战的刺激。随后的冷战时期，到现今的局部战争，人们不断加深对红外探测器重要性的认识。至今，军事应用仍占整个红外敏感器市场的75%。军用红外系统通常工作在3～5μm和8～10μm两个大气窗口，它能透过烟、尘
、雾、树丛等，可以实现昼夜探测。夜幕历来是战争的屏障，由于红外技术的发展，掌握红外探测优势的一方具有单向透明的优
图2 中波1024×1024 QWIP照相机的红外成像
图3 长波1024×1024 QWIP照相机的红外成像
点，常规的树丛和夜越来越不起作用。图2为长波1024×1024 QWIP照相机的红外成像，图3为四英寸GaAs片上的9个1024×1024像素的焦平面阵列。图漩涡混匀器4为用长波长量子阱红外探测器（QWIP）RADLANCE摄像机拍摄到的Delta-Ⅱ运载火箭发射过程的红外图。
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