摘要：对于现代化战争而言，红外技术由于具有安全隐蔽、不易受干扰和保密性强等优点，已经成为不可缺少的关键技术。红外探测材料的发展决定了红外技术的发展水平，实现高性能和低成本的红外探测器技术，既是红外技术自身发展的必然也是一个国家现代化军事和国民经济发展的需求。分子束外延技术是一种在超高真空条件下的薄膜生长技术，在高温超导薄膜的研究、多元化合物半导体薄膜的生长等领域应用广泛[1]，由于其生长的材料精准可控，生长环境清洁等优点，是红外探测材料生长的重要渠道。 关键词：分子束外延；红外探测材料；VO2
1分子束外延技术
1.1分子束外延生长原理与优点www.wifiok.info
分子束外延是二十世纪60年代末70年代初由Bell实验室的Arthur和A.Y.Cho等人发展起来的超高真空条件下的外延生长技术。经典分子束外延设备由生长室、样品传输杆、蒸发源和检测生长的反射式高能粒子衍射仪组成，将所需要的材料放入蒸发源中，通过蒸发源控制器控温
加热，使所需要的元素以分子或者原子的方式蒸发到保持在一定温度的衬底上，分子或者原子在衬底表面吸附和转移，以形成所需的高精度薄膜材料。延生长相对于其他生长方式有一定的优点，第一能控制生长薄膜的层数，制备原子级别的单晶层，并创造出自然界中不存在的结构；第二能精准控制束流和衬底条件，从而得到理想的薄膜材料；第三能生长出高质量的薄膜材料，由于其生长的坏境为高真空，并可以在低温下生长，这就避免了不必要的杂质，从而提高生长薄膜材料的质量；第四能监测薄膜材料的生长和动力学生长过程，从而调整和预测薄膜材料的质量，这需要通过安装高能粒子衍射仪（RHEED）来实现。
1.2薄膜材料的生长模式led矿灯
薄膜材料的生长是一个受到很多因素影响的过程，主要因素有两个，一是动力学因素，主要是指原子由蒸发源蒸镀到衬底上的特定条件，比如生长的速度、各原子的比例、衬底的具体结构和温度等；二是热力学因素，它主要是指降低生长过程中薄膜系统能量的一些因素，比如薄膜与衬底的晶格失配和各原子之间的相互作用等。常见薄膜生长模式有三种，分别是：层状生长模式、先层状后岛状生长模式和岛状生长模式[2]。层状生长模式的发生
电源延时器是由于衬底表面的能量大于外延薄膜表面的能量加上它们之间界面的能量，导致生长薄膜的原子更容易与衬底相结合，原子在表面凝聚形成完整的单层，从而形成层状结构。先层状后岛状模式的发生是由于薄膜生长初期衬底表面的能量大于外延薄膜表面的能量加上它们之间界面的能量，层状生长一段时间之后该生长被抑制，生长模式开始倾向于岛状生长。岛状生长模式的发生是由于衬底表面的能量小于外延薄膜表面的能量加上它们之间界面的能量，导致生长薄膜的原子不容易与衬底相结合，从而会形成小的团簇直接在衬底表面形核，生长成岛状结构。
2红外探测材料wifi功率放大器
2.1红外探测材料及其发展
红外探测材料与器件的发展相辅相成，每一种新材料的出现都极大推动器件的发展，材料品质的好坏也制约着器件的最佳性能，因此，红外探测材料的发展一直受到国内外的高度重视。1800年，F.W.Herschel使用水银温度计在太阳光谱中发现了红外辐射的存在，这种水银温度计便是最原始的红外探测器，随后出现了热电偶、热点堆和侧热辐射计。第二次世界大战使人们认识到了红外技术在军事上的巨大潜力，开始重视发展红外技术，积极寻
新的材料和制作方法。先后涌现出硫化铅（PbS）、硒化铅（PbSe）、碲化铅（PbTe）、锑化铟（InSb）、碲镉贡（HgCdTe）和铂硅（PtSi）等红外材料。在不断涌现的红外材料中，碲镉汞是目前性能最好，也是被广泛应用的II-VI族红外探测材料。它利用带间吸收，即电子从价带跃迁到导带的吸收，具有极高的量子效率和灵敏度。通过调节汞的组分x可以实现带隙从0到1.6电子伏的连续可调。因此它所能探测的波长范围覆盖了短波红外（1～3微米）、中波红外（3～5微米）和长波红外（8～14微米）三个波段。随着半导体薄膜技术的发展，红外探测材料获得了长足的发展。采用分子束外延技术（MBE）、有机化学气相沉积（MOCVD）等薄膜材料生长技术，实现了在不同衬底上外延生长大面积、均匀性好的高质量红外薄膜材料，克服了红外体材料大面积生长困难、均匀性差等技术问题，使大面阵焦平面探测器技术成为可能，推动了第三代红外探测器的发展。
2.2红外探测器
目前红外探测按照工作原理可以分为热敏探测器和光子探测器。热敏探测器是利用红外辐射的热效应和探测材料对温度的敏感性来测量红外辐射能量的器件。其工作原理是热敏材
料吸收红外辐射，温度升高，利用材料的温度敏感特性将温度的变化转变为电信号。热敏探测器吸收红外辐射后，温度升高，可以使探测材料产生温差电动势、电阻率变化，自发极化强度变化，或者气体体积与压强变化等，测量这些物理性能的变化就可以测定被吸收的红外辐射能量或功率。分别利用上述不同性能可制成多种热探测器。热敏探测的响应速度慢，但波长响应范围宽。光子探测器原理是吸收光子后光子作用于探测材料中的电子，使电子能量状态发生改变，从而引起材料的电学性质的改变，从而实现红外探测。这类探测器件是基于材料内电子能级的跃迁，响应速度快但探测波长范围较窄。光子探测器又可分为光电导探测器、光伏探测器、光发射肖特基势探测器、量子阱探测器及量子点探测器等。
3基于分子束外延生长的红外干扰材料VO2
在上个世纪中期美国科学家F.J.Morin在贝尔实验室发现钒氧化物具有独特的绝缘-金属相变特性[3]。但是氧化钒是一种变价氧化物，目前人们已经发现了多种钒氧化物具有从低温绝缘相到高温金属相在相变温度附近实现可逆转变的特性，但是不同价态的钒氧化物的相变温度不同，其中比较常见的且相对稳定的钒氧化物有三氧化二钒（V2O3，165°），二氧
化钒（VO2，68°）和五氧化二钒（V2O5，257°），而二氧化钒 68℃的相变温度最接近室温，更具有实用前景，因此VO2更适合作为军用红外干扰材料研究对象。基于VO2薄膜防护红外干扰系统中探测器正常工作时的实际需要，由于蓝宝石Al2O3基底具有对可见光中红外优良的透射特性，它对正常工作下的红外探测器信号的获取影响很小，同时考虑到其和 VO2具有相似的晶格结构，二者晶格匹配良好，人们选用Al2O3衬底外延生长出良好的VO2薄膜材料。不仅钒氧化物价态呈现出多样化，而且就单独的+4价VO信号采集系统2碟形螺母来说，也存在着多重同分异构体，他们的晶型结构数据都不相同，不同的晶型结构导致了各同分异构体的物理性质差别很大，但是它们可以在一定条件下发生相互转变。正是由于VO2具备这种特殊的相变前后光学特性，我们将它视为一种激光防护材料，可用于对抗红外定向能武器，其相变前对红外光的高透过率不影响探测器接收目标信号，而相变后的低透过率又可以阻隔激光进入探测器系统，避免了激光对探测器产生伤害，因此能够有效地对抗红外定向能武器对探测器的致盲和干扰。
结束语
红外探测器的发展使没有光照的夜晚不复存在，掌握了先进的红外探测技术，就掌握了夜
间现代化战争的主动权。红外探测材料的发展决定了红外技术的发展水平，因此对于红外技术而言，发展新的红外材料是其中重要的主题。分子束外延由于其种种优异的性质，已经成为生长红外探测材料的重要设备，其生长材料的高性能，是红外探测技术基础，是国家现代化军事应用发展的需求，是国防科技发展的重要力量。
参考文献
[1] Jia J-F, Ma X, Chen X, et al. STM and MBE: one of the best combinations[J]. Journal of Physics D-Applied Physics, 2011, 44(46): 464007.
[2] Venables J A, Spiller G D T, Hanbucken M. Nucleation and growth of thin films[J]. Reports on Progress in Physics, 1984, 47(4): 399-459.
[3] Morin F J, Oxide which show a metalinsulator transition at the neeltemperature [J]. Physical Review Letter, 1959, 13(1):34.
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