近日，中航凯迈（上海）红外科技有限公司（简称：中航红外）针对星载、机载、舰载、防空雷达等光电系统远距离探测应用需求，研制出1280×1024（25μm）InSb中波红外焦平面探测器。该探测器采用分置式斯特林制冷机制冷，启动速度快，性能稳定，寿命长，成像清晰，具备任意开窗、输出通道选择、全局复位等多种功能。
该探测器是基于中航红外多年积累的锑化铟前期128×128（50/30/15μm）、320×256（30/15μm）、640×512（25/15μm）、1280×1024（15/7.5μm）等焦平面探测器研究基础上，突破了大面积低应力焦平面探测器设计、拼接读出电路设计、3英寸InSb大阵列芯片制备等技术难题，是国内单片面积最大的1K×1K制冷型焦平面探测器。
表1 1280×1024（25μm）InSb红外探测器主要参数
高性能的制冷型红外探测器均采用化合物半导体材料，其中主要包括：HgCdTe、以InSb和InAs/GaSbT2SL为代表的锑化物半导体、量子阱探测器等。InSb探测器始于上世纪50年代，60年代研制出多元、线列探测器，80年代开始焦平面探测器的研制，至90年代即基本发展成熟，目前向着更小光敏元尺寸、更大阵列规模的方向发展。InSb具有量子效率高，稳定性好等特点，目前在军用中波红外探测器系统中占据主导地位。与HgCdTe相比，InSb焦平面阵列材料缺陷密度低，位错密度小；InSb材料不存在组分均匀性问题，晶元尺寸更大、均匀性更高，也无由此产生的探测器光谱及响应的不均匀性；InSb晶片是标准晶片，可实现芯片自动化生产，器件成本低、长期使用稳定性高，在系统应用中具有很强的竞争能力，据Maxtech分析，预计到2023年全球光子型红外探测器市场规模达到72亿美元，InSb探测器市场占有率第一。
图1 光子型制冷红外探测器市场规模（左）和InSb市场占比（右）
InSb红外焦平面阵列按用途形成了不同的技术特点，低背景战略应用的InSb阵列特点为规模大、噪声低、工作温度低、帧频低；中、高背景战术应用的InSb阵列主要用于导弹制导和热成像，阵列特点为规模适度、电荷处理能力强、帧频高。与国外相比，国内锑化物红外探测器设计与制造技术上存在5至10年的差距，我国红外探测器的基础研究、产品开发和批生产此前基本上集中在国家支持的军工科研院所，研发体系不够完善，并且人力、物力投入与国外相比存在差距。近年来随着红外探测器领域的迅速发展，各科研院所、高校及民营公司纷纷参与进来加大投入和研发力度，推动了我国红外探测器技术进一步发展。
中航红外混改成立后，通过转变体制机制，加大研发投入，产品开发速度快速提升，已经具备了InSb焦平面探测器系列产品研发生产能力，处于国内领先水平，同时也开发出了超晶格320×256中/短波、320×256中/中波、320×256/640×512高工作温度、320×256长波等探测器，逐渐投向市场，并通过融资将在上海临港新建一条数字化、自动化红外探测器生产线，年产焦平面探测器上万套，目标是打造成国际领先的制冷探测器制造商，成为锑化物焦平面探测器的领导者。
图2 1280×1024（25μm）InSb红外探测器：芯片组件（左），探测器整机（右）
图3 成像照片对比：中波红外成像（左），可见光成像（右）
