(57)【要約】      （修正有）【課題】多重スペクトルバンドの赤外線の検出のために考案された検出器構造において、バリア層と多重吸収層の価電子バンドエネルギーレベルの適切な同調を実現するデュアルバンド赤外検出器を提供する。【解決手段】デュアルバンド赤外検出器１０２は、第１吸収層２０２、第１吸収層と連結したバリア層２０４、及び、バリア層と連結した第２吸収層２０６を含む。第１吸収層は第１赤外波長バンドにのみ感応し、第２吸収層は、第１赤外波長バンドとは異なる第２赤外波長バンドにのみ感応する。デュアルバンド赤外検出器は、第１の極性の第１バイアス電圧を第１吸収層に印加し、かつ、第１の極性とは逆の第２の極性の第２バイアス電圧を第２吸収層に印加することで、第１波長バンド及び第２波長バンドを検出することが可能であり、第１バイアス電圧と第２バイアス電圧の各々は、約５００ｍＶを下回る振幅を有する。【選択図】図２
2015038977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デュアルバンド赤外検出器であって、
第１赤外波長バンドにのみ感応する第１吸収層と、
前記第１吸収層と連結したバリア層と、
前記バリア層と連結し、前記第１赤外波長バンドとは異なる第２赤外波長バンドにのみ感応する第２吸収層と
を備えており、第１の極性の第１バイアス電圧を前記第１吸収層に印加し、かつ、前記第１の極性とは逆の第２の極性の第２バイアス電圧を前記第２吸収層に印加することで、前記第１波長バンド及び前記第２波長バンドを検出することが可能であり、前記第１バイアス電圧と前記第２バイアス電圧の各々は約５００ｍＶを下回る大きさを有する、デュアルバンド赤外検出器。
【請求項２】
前記第１バイアス電圧及び前記第２バイアス電圧の各々が２００ｍＶ以下の大きさを有する時に、前記第１波長バンド及び前記第２波長バンドを検出することが可能である、請求項１に記載のデュアルバンド赤外検出器。
【請求項３】
前記第１吸収層は３から５マイクロメータの波長に感応する、請求項１に記載のデュアルバンド赤外検出器。
【請求項４】
前記第２吸収層は８から１２マイクロメータの波長に感応する、請求項１に記載のデュアルバンド赤外検出器。
【請求項５】
前記第１吸収層及び前記第２吸収層の各々はインジウム、ヒ素及びアンチモンを含む、請求項１に記載のデュアルバンド赤外検出器。
【請求項６】
前記バリア層はアルミニウムと、アンチモンと、ガリウム及びヒ素のうち少なくとも一方とを含む、請求項１に記載のデュアルバンド赤外検出器。
【請求項７】
前記第１吸収層及び前記第２吸収層の各々は更に、複数の個別的な検出区域を備える、請求項１に記載のデュアルバンド赤外検出器。
【請求項８】
前記第１吸収層は第１価電子バンド端を更に備え、前記第２吸収層は第２価電子バンド端を更に備え、前記バリア層は更に、
前記第１吸収層と連結した、前記第１吸収層の前記第１価電子バンド端と整列する第１区域、及び、
前記第２吸収層と連結した、前記第２吸収層の前記第２価電子バンド端と整列する第２区域を備える、請求項１に記載のデュアルバンド赤外検出器。
【請求項９】
デュアルバンド赤外検出器を使用して赤外線の二つのバンドを検出するための方法であって、前記デュアルバンド赤外検出器は、
第１赤外波長バンドにのみ感応する第１吸収層と、
前記第１吸収層と連結したバリア層と、
前記バリア層と連結し、前記第１赤外波長バンドとは異なる第２赤外波長バンドにのみ感応する第２吸収層と、
前記第１吸収層及び前記第２吸収層のうち一方と連結した界面層と、
前記界面層と連結し、かつ前記第１吸収層及び前記第２吸収層と電気的に連結した読み込みチップと
を備えており、前記方法は、
第１の大木さ及び第１の極性を有する第１バイアス電圧を、前記第１吸収層に印加することと、
前記第１波長バンドの赤外線の検出に対応して、前記第１吸収層から第１電気信号を受信することと、
前記第１の大きさと実質的に等しい第２の大きさ振幅、及び、前記第１の極性とは逆の第２の極性を有する第２バイアス電圧を、前記第２吸収層に印加することと、
前記第２波長バンドの赤外線の検出に対応して、前記第２吸収層から第２電気信号を受信することと
を含む方法。
【請求項１０】
前記デュアルバンド赤外検出器がコンピューティングデバイスに通信可能に連結しており、前記方法は更に、
前記第１電気信号を第１赤外検出データに変換することと、
前記第２電気信号を第２赤外検出データに変換することと、
前記第１赤外検出データ及び前記第２赤外検出データを前記コンピューティングデバイスに送信することと
を含む、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は概して、赤外検出に関し、より具体的には、バリア型検出器を使用して多重赤外バンドを検出することにおいて使用するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくともいくつかの既知の赤外検出器は、所定の波長バンドの赤外線を受けた後に電流を生成する単一の吸収層と連結した、バリア層を含む。かかる検出器では、単一の吸収層の価電子バンドエネルギーレベルと整列する均一な材料からバリア層が作られる。したがって、均一なバリア層は、第２吸収層の価電子バンド端が第１吸収層の価電子バンド端に自然に同調しない場合には、異なる波長バンドに感応する第２吸収層との同時使用には適さない。
【０００３】
赤外検出器の反応は、デバイス構造に印加される動作バイアス電圧の作用である。バリア層と吸収層の価電子バンドエネルギーレベルにおける非同調は、デバイス構造に印加されるバイアス電圧の大きさを調整することによって、ある程度は矯正可能である。しかし、約５００ミリボルト（ｍＶ）を超えるバイアス電圧を印加することで、検出器の性能を低下させ赤外線を正確に検出する赤外検出器の能力を低減させる、暗電流の増加をもたらす可能性がある。そのため、赤外検出器の使用は限定されることがある。
【０００４】
多重スペクトルバンドの赤外線の検出のために考案された検出器構造において、バリア層と多重吸収層の価電子バンドエネルギーレベルの適切な同調を実現することは、非常に望ましい。
【発明の概要】
【０００５】
一態様では、デュアルバンド赤外検出器が提供される。デュアルバンド赤外検出器は、第１吸収層、第１吸収層と連結したバリア層、及び、バリア層と連結した第２吸収層を含む。第１吸収層は第１赤外波長バンドにのみ感応し、第２吸収層は、第１赤外波長バンドとは異なる第２赤外波長バンドにのみ感応する。デュアルバンド赤外検出器は、第１の極性の第１バイアス電圧を第１吸収層に印加し、かつ、第１の極性とは逆の第２の極性の第２バイアス電圧を第２吸収層に印加することで、第１波長バンド及び第２波長バンドを検出することが可能であり、第１バイアス電圧と第２バイアス電圧の各々は、約５００ｍＶを下回る大きさを有する
【０００６】
別の態様では、撮像システムが提供される。撮像システムは、コンピューティングデバイス、及び、コンピューティングデバイスと通信可能に連結したデュアルバンド赤外検出器を含む。デュアルバンド赤外検出器は第１吸収層を含み、第１吸収層は、第１価電子バンド端を含み、かつ、第１赤外波長バンドにのみ感応する。デュアルバンド赤外検出器は、第２吸収層も含み、第２吸収層は、第２価電子バンド端を含み、かつ、第１赤外波長バンドとは異なる第２赤外波長バンドにのみ感応する。デュアルバンド赤外検出器は、加えて、第１吸収層と連結した第１区域を含むバリア層を含み、第１区域は、第１吸収層の第１価電子バンド端と整列する。バリア層は、第２吸収層と連結した第２区域も含み、第２区域は、第２吸収層の第２価電子バンド端と整列する。バリア層は、第１区域と第２区域の間に階調部（ｇｒａｄｉｅｎｔ）も含む。デュアルバンド赤外検出器は、第１吸収層と第２吸収層のうち１つと連結した界面層、及び、界面層と連結し、かつ、第１吸収層及び第２吸収層と電気的に連結した読み出しチップも含む。
【０００７】
別の態様では、デュアルバンド赤外検出器を使用して赤外線の二つのバンドを検出するための方法が提供される。デュアルバンド赤外検出器は、第１赤外波長バンドにのみ感応する第１吸収層と、第１吸収層と連結したバリア層と、バリア層と連結し、第１赤外波長バンドとは異なる第２赤外波長バンドにのみ感応する第２吸収層と、第１吸収層と第２吸収層のうち１つと連結した界面層、及び、界面層と連結し、かつ第１吸収層及び第２吸収層と電気的に連結した読み出しチップを含む。方法は、第１の大きさ及び第１の極性を有する第１バイアス電圧を第１吸収層に印加すること、第１波長バンドの赤外線の検出に対応して、第１吸収層から第１電気信号を受信すること、第１の大きさと実質的に等しい第２の大きさ、及び、第１の極性とは逆の第２の極性を有する第２バイアス電圧を第２吸収層に印加すること、並びに、第２波長バンドの赤外線の検出に対応して、第２吸収層から第２電気信号を受信することを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】デュアルバンド赤外検出器が使用されうる実施例環境のブロック図である。
【図２】図１のデュアルバンド赤外検出器のブロック図である。
【図３】図１のデュアルバンド赤外検出器のエネルギー線図である。
【図４】図１のデュアルバンド赤外検出器の第１吸収層、バリア層、及び第２吸収層の斜視図である。
【図５】図１のデュアルバンド赤外検出器と共に使用されうるコンピューティングデバイスの概要図である。
【図６】図１のデュアルバンド赤外検出器によって、二つの波長バンドの赤外線を検出するために実施されうる方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、デュアルバンド赤外検出器１０２が使用されうる実施例環境１００のブロック図である。デュアルバンド赤外検出器１０２は、第１物体１０４から第１波長バンドで放射された第１赤外線１０８を検出すること、及び、第２物体１０６から第２波長バンドで放射された第２赤外線１１０を検出することが可能である。第１物体１０４は、例えば航空機であり、第２物体１０６は、例えば、ミサイルのような軍需品である。他の実行形態では、第１物体１０４及び第２物体１０６は、別個の物体ではなく単一の物体となる。第２波長バンドは、第１波長バンドとは異なる。例えば、第１波長バンドは、３〜５マイクロメータの波長を有する中波長赤外線（ＭＷＩＲ）に対応し、一方第２波長バンドは、８〜１５マイクロメータの波長を有する長波長赤外線（ＬＷＩＲ）に対応する。他の実行形態では、第１波長バンドと第２波長バンドのうち少なくとも一つは、異なる波長範囲に対応する。例えば、第１波長バンド又は第２波長バンドが、１．４から３マイクロメータの波長を有する短波長赤外線（ＳＷＩＲ）に対応することがある。いくつかの実行形態では、第１波長バンドと第２波長バンドのうち少なくとも一つは、ＬＷＩＲ、ＭＷＩＲ又はＳＷＩＲの範囲全体に対応する訳ではなく、かつ／或いは、ＬＷＩＲ、ＭＷＩＲ及びＳＷＩＲの波長範囲のうち一又は複数にわたって広がる。加えて、いくつかの実行形態ではでは、第１波長バンドは、部分的に、第２波長バンドと重複する。
【００１０】
デュアルバンド赤外検出器１０２は、有線又は無線の接続１１４を介して、コンピューティングデバイス１１２に通信可能に連結する。接続１１４を使用して、デュアルバンド赤外検出器１０２は、赤外検出データをコンピューティングデバイス１１２に送信し、かつ／又は、コンピューティングデバイス１１２から指令を受信する。コンピューティングデバイス１１２は、一又は複数の機能を実行して、例えばフィルタリング及び／又は物体認識といった画像処理などの、赤外検出データの処理を促進し、かつ、データを保存し、かつ／又は一又は複数の追加的コンピューティングデバイス（図示せず）に送信するというような、他の機能も実行する。
【００１１】
図２は、図１のデュアルバンド赤外検出器１０２のブロック図である。デュアルバンド赤外検出器１０２は、第１吸収層２０２、バリア層２０４、第２吸収層２０６、界面層２０８、及び読み出しチップ２１０を含む。第１吸収層２０２、バリア層２０４及び第２吸収層２０６は、一つに連結しており、いくつかの実行形態では、エピタキシーを通じて積み重なって成長する。界面層２０８は、第２吸収層２０６を読み出しチップ２１０と連結する。いくつかの実行形態では、デュアルバンド赤外検出器１０２は、図２に示されていない追加的な層及び／又は構成要素を含む。
【００１２】
図１を参照して説明されるように、第１吸収層２０２は、第１波長バンドの赤外線を受けて電流を生成し、それによって、デュアルバンド赤外検出器１０２による第１波長バンドの赤外線の検出が可能になる。同様に、第２吸収層２０６は、第２波長バンドの赤外線を受けて電流を生成し、それによって、デュアルバンド赤外検出器１０２による第２波長バンドの赤外線の検出が可能になる。第１吸収層２０２は、例えばインジウム（Ｉｎ）、ヒ素（Ａｓ）及びアンチモン（Ｓｂ）の合金のような合金を含み、関連付けられた価電子バンド端を有する。例示的な一実行形態では、第１吸収層２０２はＩｎＡｓ０．８２Ｓｂ０．１８を含み、第１波長バンドは中波長赤外線に対応し、かつ、５．２マイクロメータの遮断波長を含む。第２吸収層２０６も、例えばインジウム（Ｉｎ）、ヒ素（Ａｓ）及びアンチモン（Ｓｂ）の合金のような合金を含み、関連付けられた価電子バンド端を有する。例示的な一実行形態では、第２吸収層２０６はＩｎＡｓ０．９１Ｓｂ０．０９を含み、第２波長バンドは中波長赤外線に対応し、かつ、４．３マイクロメータの遮断波長を含む。
【００１３】
バリア層２０４は第１吸収層２０２と第２吸収層２０６の間に配置される。バリア層２０４は、第１吸収層２０２と連結した第１区域２１２を含む。第１区域２１２は、第１吸収層２０２の価電子バンド端に適合する合金を含む。加えて、バリア層２０４は、第２吸収層２０６と連結した第２区域２１６を含む。第２区域２１６は、第２吸収層２０６の価電子バンド端に適合する合金を含む。バリア層２０４は、加えて、バリア層２０４の組成が第１区域２１２の合金から第２区域２１６の合金へと段階的に変遷する、階調部２１４を含む。いくつかの実行形態では、バリア層２０４は、アルミニウム（Ａｌ）、アンチモン（Ｓｂ）、及び、ガリウム（Ｇａ）とヒ素（Ａｓ）のうち少なくとも一つを含む。したがって、いくつかの実行形態では、バリア層２０４は四元合金を含み、他の実行形態では、バリア層２０４は、アルミニウム、ガリウム及びアンチモンの三元合金（ＡｌＧａＳｂ）、又は、アルミニウム、ヒ素及びアンチモンの三元合金（ＡｌＡｓＳｂ）を含む。上述のように、合金の特定の組成は、第１区域２１２から第２区域２１６へと段階的に変化する。例示的な一実行形態では、バリア層２０４は、ＸＧａ＝０．２０とＸＧａ＝０．０７の間を段階的に移行するＡｌＧａＳｂ合金を含む。
【００１４】
第１吸収層２０２の価電子バンド端に適合する第１区域２１２、第２吸収層２０６の価電子バンド端に適合する第２区域２１６、及び、第１区域２１２と第２区域２１６の間の階調部２１４を有することで、異なる波長バンドの検出が促進され、それと共に、第１波長バンド及び第２波長バンドの赤外線を検出するために第１吸収層２０２及び第２吸収層２０６によって求められる、バイアス電圧の振幅が低減する。より具体的には、バリア層が、そうではなく第１吸収層２０２と第２吸収層２０６のうち一方のみの価電子バンドに適合する均一な合金で構成される場合、価電子バンドエネルギーレベルの不適合を克服するために、第１吸収層２０２と第２吸収層２０６のうち他方には、より高いバイアス電圧が印加される必要があり、それによって、赤外検出に内在する、暗電流が生成される可能性が増す。
【００１５】
界面層２０８は、第２吸収層２０６を読み出しチップ２１０と連結する。いくつかの実行形態では、界面層２０８は、第２吸収層２０６を読み込みチップ２１０と連結するために「差し込まれて」一体化された、複数のインジウムバンプ（図示せず）を含む。読み込みチップ２１０は、例えばマイクロチップであり、少なくとも処理装置と、第１バイアス電圧を第１吸収層２０２に、第２バイアス電圧を第２吸収層２０６に印加して、第１吸収層２０２に第１波長バンドの赤外線を検出させ、第２吸収層２０６に第２波長バンドの赤外線を検出させるよう構成された回路機構を含む。より具体的には、読み込みチップ２１０は、第１の時点で第１電圧を第１吸収層２０２に印加し、第１の時点とは重複しない第２の時点で、逆極性を有する第２電圧を第２吸収層に印加する。例えば、読み込みチップ２１０は、＋２００ミリボルトの第１バイアス電圧を第１吸収層２０２に印加し、それに続いて、−２００ミリボルトの第２バイアス電圧を第２吸収層２０６に印加する。いくつかの実行形態では、第１吸収層２０２及び第２吸収層２０６は、１００ミリボルトを下回るバイアス電圧がそれらの各々に印加された時に、赤外線を検出する。
【００１６】
図３は、デュアルバンド赤外検出器１０２（図１）のエネルギー線図３００である。曲線３０２は、デュアルバンド赤外検出器１０２の伝導バンドのエネルギーレベルを表し、曲線３０４は、デュアルバンド赤外検出器１０２の価電子バンドの正孔のエネルギーレベルを表す。曲線３０２と曲線３０４の間の距離により、デュアルバンド赤外検出器１０２（図１）が感応する波長が決まる。したがって、曲線３０２と曲線３０４の間の距離がより小であることは、エネルギーがより低であること及び波長がより長であることに対応し、それに反して、曲線３０２と曲線３０４の間の距離がより大であることは、エネルギーがより高であること及び放射の波長がより短であることに対応する。区域３０６は、第１吸収層２０２（図２）に対応し、第１波長バンドの放射に対する感応性を示す。区域３０８はバリア層２０４に対応する。区域３１０は、第２吸収層２０６（図２）に対応し、第２波長バンドの放射に対する感応性を示す。
【００１７】
区域３１０ではなく区域３０６において、曲線３０２及び３０４が更に離れるならば、第１波長バンドは、第２波長バンドよりも高いエネルギーレベル及び短い波長に対応することになる。バリア層２０４に対応する区域３０８は、バリア層２０４が絶縁体の役割を果たし、第１吸収層２０２と第２吸収層２０６の間を電子が走行することを防止していることを示す。曲線３０４の区域３１２は、バリア層２０４の階調部２１４が、第１吸収層２０２（すなわち図３の区域３０６）と第２吸収層２０６（すなわち図３の区域３１０）に関連付けられたエネルギーレベルの間の段階的な変遷を提供していることを示す。バリア層２０４が、そうではなく、均一の合金で作られている場合、区域３１２が段階的変遷を含むことはなくなるが、むしろ、価電子バンド端が、バリア層２０４、及び、第１吸収層２０２と第２吸収層２０６のうち少なくとも１つの間で不適合となることにより、区域３１０における曲線３０４のエネルギーレベルと区域３０６における曲線３０４のエネルギーレベルの間のギャップを含むことになる。
【００１８】
図４は、デュアルバンド赤外検出器１０２の第１吸収層２０２、バリア層２０４、及び第２吸収層２０６の斜視図である。第１吸収層２０２、バリア層２０４及び第２吸収層２０６の各々は、個別的な検出区域４１８を形成するようエッチングされる。検出区域４１８の各々からの電気信号は、読み込みチップ２１０（図２）に送信される。いくつかの実行形態では、読み込みチップ２１０はその後、対応する赤外線検出データを、例えばピクセル値として、接続１１４を介して、コンピューティングデバイス１１２に送信する。より具体的には、いくつかの実行形態では、読み込みチップ２１０は、第１の大きさ及び第１の極性を有する第１バイアス電圧を第１吸収層２０２に印加し、第１波長バンドに対応する赤外データを収集する。その次に、読み込みチップ２１０は、第２の大きさ、第１の極性とは逆の第２の極性を有する第２バイアス電圧を第２吸収層２０６に印加し、第２波長バンドに対応する赤外データを収集する。読み込みチップ２１０により収集された赤外データは当初、検出区域４１８の各々に関連付けられた、例えばエネルギー値又は電流値を表す、アナログ値の形態であることがある。
【００１９】
いくつかの実行形態では、読み込みチップ２１０は赤外データを、コンピューティングデバイス１１２に送信する前に変換する。例えば、読み込みチップ２１０は、いくつかの実行形態では、アナログ値の各々をデジタル値に変換する。いくつかの実施形態では、読み込みチップ２１０は、第１波長バンドの赤外検出データに対応する値を有するピクセルを備える第１のグレースケール画像をコンピューティングデバイス１１２に送信し、かつ、第２波長バンドの赤外検出データに対応する値を有するピクセルを備える第２のグレースケール画像をコンピューティングデバイス１１２に送信する。他の実行形態では、読み込みチップ２１０は、第１波長バンド及び第２波長バンドに対応する、ピクセルの各々ための価の二つのバンドを備える単一の画像を送信する。
【００２０】
図５は、コンピューティングデバイス１１２の概要図である。コンピューティングデバイス１１２は、バス５０２、プロセッサ５０４、メインメモリ５０６、読取専用メモリ（ＲＯＭ）５０８、記憶装置５１０、入力装置５１２、出力装置５１４、及び通信インターフェース５１６を含む。バス５０２は、コンピューティングデバイス５００の構成要素間の通信を可能にするパスを含むことがある。
【００２１】
プロセッサ５０４は、指令を判断し、実行する、あらゆる種類の従来型プロセッサ、マイクロプロセッサ、又は処理論理回路を含む。メインメモリ５０６は、プロセッサ５０４によって実行される情報及び指令を保存する、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、又は別の種類のダイナミック型記憶装置を含む。ＲＯＭ５０８は、従来型のＲＯＭ、又は、プロセッサ５０４によって使用される静的情報及び指令を保存する別の種類のスタティック型記憶装置を含む。記憶装置５１０は、磁気媒体及び／又は光学記録媒体、並びにそれらに対応する駆動装置を含む。
【００２２】
入力装置５１２は、コンピューティングデバイス１１２が、コマンド、指令、又は、視覚入力、音声入力、タッチ入力、押ボタン入力、ペンタッチ入力などを含む他のユーザからの入力を受信することを可能にする、従来型の機構を含む。加えて、入力装置は位置情報を受信することもある。したがって、入力装置５１２は、例えば、カメラ、マイク、一又は複数のボタン、タッチ画面、及び／又はＧＰＳ受信機を含むことがある。出力装置５１４は、ディスプレイ（タッチ画面を含む）及び／又はスピーカーを含む、情報をユーザに出力する従来型の機構を含む。通信インターフェース５１６はコンピューティングデバイス１１２が他の機器及び／又はシステムと通信することを可能にする、トランシーバのような機構を含む。例えば、通信インターフェース５１６は、デュアルバンド赤外検出器１０２及び／又は他の機器（図示せず）のような、別の機器と通信するための機構を含む。
【００２３】
本書に記述されるように、コンピューティングデバイス１１２は、例えばフィルタリング及び／又は物体認識といった画像処理などの、赤外検出データの処理、及び、データを保存し、かつ／又は、一又は複数の追加的コンピューティングデバイス（図示せず）に送信するというような、他の機能を促進する。コンピューティングデバイス１１２は、プロセッサ５０４が、メモリ５０６のようなコンピュータ可読媒体に収められたソフトウェア指令を実行するのに応答して、これらの及び他の動作を実行する。コンピュータ可読媒体は、物理的又は論理的なメモリデバイス、及び／或いは搬送波として定義される。ソフトウェア指令は、データ記憶装置５１０のような別のコンピュータ可読媒体から、又は別の機器から、通信インターフェース５１６を介して、メモリ５０６に読み込まれる。メモリ５０６に収められたソフトウェア指令は、プロセッサ５０４に、本書に記載の処理を実行させる。他の実行形態では、本書の主題に整合する工程を実施するために、ソフトウェア指令の代わりに、又はソフトウェア指令と組み合わせて、実配線回路機構が使用されうる。それゆえ、本書で開示される主題の原理に整合する実行形態は、実配線回路機構とソフトウェアの、いずれの特定の組合せにも限定されるものではない。
【００２４】
図６は、二つの波長バンドの赤外線を検出する方法６００のフロー図である。方法６００は、デュアルバンド赤外検出器１０２（図１）によって実施される。デュアルバンド赤外検出器１０２は、第１バイアス電圧を第１吸収層２０２に印加する６０２。第１バイアス電圧は、例えば２００ミリボルトの第１の大きさ、及び、例えば正の第１の極性を有する。その次に、デュアルバンド赤外検出器１０２は、第１波長バンドの赤外線の検出に対応して、第１吸収層２０２から第１電気信号を受信する６０４。例えば、第１波長バンドは、短波長赤外線（ＳＷＩＲ）に対応する波長範囲の波長、及び／又は、中波長赤外線（ＭＷＩＲ）に対応する波長範囲の波長を含むことがある。第１電気信号は、例えば電流であることもある。第１吸収層２０２が複数の個別的な検出区域４１８を含む実行形態では、第１電気信号は複数の電気信号であり、その各々が、複数の検出区域４１８のうち一つに対応する。
【００２５】
その次に、デュアルバンド赤外検出器１０２は、第２バイアス電圧を第２吸収層に印加し６０６、第２バイアス電圧は、第１の大きさと実質的に等しい第２の大きさ、及び、第１の極性とは逆の第２の極性を有する。例えば、デュアルバンド赤外検出器１０２は、２００ミリボルトの第２電圧を、第２吸収層２０６に印加する。その次に、デュアルバンド赤外検出器１０２は、第２波長バンドの赤外線の検出に対応して、第２吸収層２０６から第２電気信号を受信する６０８。例えば、第２波長バンドは、中波長赤外線（ＭＷＩＲ）に対応する波長範囲の波長、及び／又は、長波長赤外線（ＬＷＩＲ）に対応する波長範囲の波長を含むことがある。第２電気信号は、例えば電流であることもある。第２吸収層２０６が複数の個別的な検出区域４１８を含む実行形態では、第２電気信号は複数の電気信号であり、その各々が、複数の検出区域４１８のうち一つに対応する。
【００２６】
本書に記載されたシステム及び方法の技術的効果は、（ａ）第１の大きさ及び第１の極性を有する第１バイアス電圧を第１吸収層に印加すること、（ｂ）第１波長バンドの赤外線の検出に対応して、第１吸収層から第１電気信号を受信すること、（ｃ）第１の大きさと実質的に等しい第２の大きさ、及び、第１の極性とは逆の第２の極性を有す第２バイアス電圧を第２吸収層に印加すること、並びに、（ｄ）第２波長バンドの赤外線の検出に対応して、第２吸収層から第２電気信号を受信することのうち、少なくとも一つを含む。
【００２７】
単一のバンドの赤外線を検出する既知の方法及びシステムと比較して、本書に記載される方法及びシステムは、二つのバンドの赤外線を検出すること、並びに、デュアルバンド赤外検出器内の二つの吸収層の各々に印加されるバイアス電圧の総量を低減させることを、促進するものである。
【００２８】
第１条項  デュアルバンド赤外検出器であって、
第１赤外波長バンドにのみ感応する第１吸収層と、
前記第１吸収層と連結したバリア層、及び、
前記バリア層と連結し、第１赤外波長バンドとは異なる第２赤外波長バンドにのみ感応する第２吸収層を備え、
前記赤外検出器は、第１の極性の第１バイアス電圧を前記第１吸収層に印加し、かつ、第１の極性とは逆の第２の極性の第２バイアス電圧を前記第２吸収層に印加することで、第１波長バンド及び第２波長バンドを検出することが可能であり、第１バイアス電圧と第２バイアス電圧の各々は、約５００ｍＶを下回る大きさを有する、デュアルバンド赤外検出器。
【００２９】
第２条項  前記赤外検出器は、第１バイアス電圧及び第２バイアス電圧の各々が２００ｍＶを下回るかそれと等しい大きさを有する時に、第１波長バンド及び第２波長バンドを検出することが可能である、第１条項に記載のデュアルバンド赤外検出器。
【００３０】
第３条項  前記第１吸収層は３から５マイクロメータの波長に感応する、第１条項に記載のデュアルバンド赤外検出器。
【００３１】
第４条項  前記第２吸収層は８から１２マイクロメータの波長に感応する、第１条項に記載のデュアルバンド赤外検出器。
【００３２】
第５条項  前記第１吸収層及び前記第２吸収層の各々はインジウム、ヒ素及びアンチモンを含む、第１条項に記載のデュアルバンド赤外検出器。
【００３３】
第６条項  前記バリア層はＡｌＧａＳｂとＡｌＡｓＳｂのうち一つを含む、第１条項に記載のデュアルバンド赤外検出器。
【００３４】
第７条項  前記バリア層はアルミニウム、アンチモン、及び、ガリウムとヒ素のうち少なくとも一つを含む、第１条項に記載のデュアルバンド赤外検出器。
【００３５】
第８条項  前記バリア層は、傾斜組成の三元又は４元のＡｌＳｂ基合金を含む、第１条項に記載のデュアルバンド赤外検出器。
【００３６】
第９条項  前記第１吸収層及び第２吸収層の各々は更に、複数の個別的な検出区域を備える、第１条項に記載のデュアルバンド赤外検出器。
【００３７】
第１０条項  前記第１吸収層は第１価電子バンド端を更に備え、前記第２吸収層は第２価電子バンド端を更に備え、前記バリア層は更に、
前記第１吸収層と連結した、前記第１吸収層の前記第１価電子バンド端と整列する第１区域、及び、
前記第２吸収層と連結した、前記第２吸収層の前記第２価電子バンド端と整列する第２区域を備える、第１条項に記載のデュアルバンド赤外検出器。
【００３８】
第１１条項  前記第１吸収層はＩｎＡｓ０．８２Ｓｂ０．１８を含む、第５条項に記載のデュアルバンド赤外検出器。
【００３９】
第１２条項  前記第２吸収層はＩｎＡｓ０．９１Ｓｂ０．０９を含む、第５条項に記載のデュアルバンド赤外検出器。
【００４０】
第１３条項  前記バリア層は更に、前記第１区域と前記第２区域の間に階調部を備える、第１０条項に記載のデュアルバンド赤外検出器。
【００４１】
第１４条項  撮像システムであって、
コンピューティングデバイスと、
前記コンピューティングデバイスと通信可能に連結したデュアルバンド赤外検出器を備え、前記デュアルバンド赤外検出器は、
第１価電子バンド端を含み、かつ、第１赤外波長バンドにのみ感応する第１吸収層と、
第２価電子バンド端を含み、かつ、第１赤外波長バンドとは異なる第２赤外波長バンドにのみ感応する第２吸収層と、
前記第１吸収層と連結し、前記第１吸収層の前記第１価電子バンド端と整列する第１区域と、前記第２吸収層と連結し、前記第２吸収層の前記第２価電子バンド端と整列する第２区域、及び、前記第１区域と前記第２区域の間の階調部を備えるバリア層と、
前記第１吸収層と前記第２前記のうち一つと連結した界面層、並びに、
界面層と連結し、かつ、前記第１吸収層及び前記第２吸収層と電気的に連結した読み込みチップを備える、撮像システム。
【００４２】
第１５条項  前記第１吸収層及び前記第２吸収層の各々は更に、複数の個別的な検出区域を備える、第１４条項に記載の撮像システム。
【００４３】
第１６条項  前記バリア層はアルミニウム、アンチモン、及び、ガリウムとヒ素のうち少なくとも一つを含む、第１４条項に記載の撮像システム。
【００４４】
第１７条項  前記デュアルバンド赤外検出器は、
第１の大きさ及び第１の極性を有する第１バイアス電圧を、前記第１吸収層に印加し、
第１波長バンドの赤外線の検出に対応して、前記第１吸収層から第１電気信号を受信し、
第１の大きさと実質的に等しい第２の大きさ、及び、第１の極性とは逆の第２の極性を有する第２バイアス電圧を、前記第２吸収層に印加し、かつ、
第２波長バンドの赤外線の検出に対応して、前記第２吸収層から第２電気信号を受信するよう構成された、第１４条項に記載の撮像システム。
【００４５】
第１８条項  前記デュアルバンド赤外検出器は更に、
第１電気信号を第１赤外検出データに変換し、
第２電気信号を第２赤外検出データに変換するよう構成され、かつ、
第１赤外検出データ及び第２赤外検出データを前記コンピューティングデバイスに送信するよう構成された、第１７条項に記載の撮像システム。
【００４６】
第１９条項  デュアルバンド赤外検出器を使用して赤外線の二つのバンドを検出するための方法であって、前記デュアルバンド赤外検出器は、
第１赤外波長バンドにのみ感応する第１吸収層と、
第１吸収層と連結したバリア層と、
バリア層と連結し、第１赤外波長バンドとは異なる第２赤外波長バンドにのみ感応する第２吸収層と、
第１吸収層と第２前記のうち一つと連結した界面層、及び、
界面層と連結し、かつ第１吸収層及び第２吸収層と電気的に連結した読み込みチップを備え、
前記方法は、
第１の大きさ及び第１の極性を有する第１バイアス電圧を、第１吸収層に印加すること、
第１波長バンドの赤外線の検出に対応して、第１吸収層から第１電気信号を受信すること、
第１の大きさと実質的に等しい第２の大きさ、及び、第１の極性とは逆の第２の極性を有する第２バイアス電圧を、第２吸収層に印加すること、並びに、
第２波長バンドの赤外線の検出に対応して、第２吸収層から第２電気信号を受信することを含む、方法。
【００４７】
第２０条項  デュアルバンド赤外検出器がコンピューティングデバイスに通信可能に連結している方法であって、前記方法は更に、
第１電気信号を第１赤外検出データに変換すること、
第２電気信号を第２赤外検出データに変換すること、及び、
第１赤外検出データ及び第２赤外検出データをコンピューティングデバイスに送信することを含む、第１９条項に記載の方法。
【００４８】
種々の有利な実行形態の説明は、例示及び説明を目的として提示されているものであり、網羅的な説明であること、又は開示された形態に実行形態を限定することを意図していない。当業者には、多くの修正例及び変形例が自明となるであろう。更に、異なる有利な実行形態は、他の有利な実行形態に照らして異なる利点を提供することができる。選択された一又は複数の実行形態は、実行形態の原理、実際の用途を最もよく説明するため、及び他の当業者に対し、考慮される特定の用途に適した様々な修正を行った様々な実行形態の開示内容の理解を促すために選ばれ、かつ、記述されている。本書では、最良のモードを含め、様々な実施を開示する実施例を使用しているため、当業者は、任意の機器やシステムの作成並びに使用、及び取り込まれた任意の方法の実行を含む、実施形態を実現することができる。特許性の範囲は特許請求の範囲によって画定され、当業者が想到する他の実施例も含み得る。かかる他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構成要素を有する場合、或いは、それらが特許請求の範囲の文言とわずかしか違わない同等の構成要素を有する場合は、特許請求の範囲の範囲内にあることを意図する。
【符号の説明】
【００４９】
１００  実施例環境
１０２  デュアルバンド赤外検出器
１０４  第１物体
１０６  第２物体
１０８  第１赤外線
１１０  第２赤外線
１１２  コンピューティングデバイス
１１４  接続
２０２  第１吸収層
２０４  バリア層
２０６  第２吸収層
２０８  界面層
２１０  読み出しチップ
２１２  第１区域
２１４  階調部
２１６  第２区域
４１８  検出区域
５０２  バス
５０４  プロセッサ
５０６  メインメモリ
５０８  読取専用メモリ（ＲＯＭ）
５１０  記憶装置
５１２  入力装置
５１４  出力装置
５１６  通信インターフェース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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2015038977000002.pdf
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