紅外焦平面微橋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化研究.pdf

1、分類號密級UDC注1學(xué)位論文紅外焦平面微橋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化研究外焦平面微橋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化研究(題名和副題名)王志(作者姓名)指導(dǎo)教師姓名蔣亞東教授電子科技大學(xué)成都(職務(wù)、職稱、學(xué)位、單位名稱及地址)申請學(xué)位級別碩士專業(yè)名稱光學(xué)工程論文提交日期2011.4論文答辯日期2011.5學(xué)位授予單位和日期電子科技大學(xué)答辯委員會主席評閱人2011年月日注1注明《國際十進(jìn)分類法UDC》的類號摘要I摘要微測輻射熱計(jì)非制冷紅外探測器具有體積小、重量輕以及成本低的優(yōu)

2、點(diǎn)，在民用以及軍事領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。微橋是微測輻射熱計(jì)陣列像元的重要部分，它對像元的光學(xué)、熱學(xué)以及力學(xué)性能有重要影響。本論文分別采用物理模型的解析解和有限分析結(jié)果分析了微橋的熱學(xué)性能。詳細(xì)研究了微橋的結(jié)構(gòu)參數(shù)對溫升以及熱時(shí)間常數(shù)的影響，結(jié)構(gòu)參數(shù)包括微橋的橋腿寬度、厚度以及像元尺寸。研究結(jié)果表明，隨著橋腿寬度的增加，溫升和熱時(shí)間常數(shù)逐漸減??；隨著橋腿厚度的增加，溫升逐漸減小，而熱時(shí)間常數(shù)逐漸增大。這說明，要獲得高的溫升，微橋結(jié)構(gòu)需要窄而

3、薄的橋腿；要使熱時(shí)間常數(shù)較小，需要較寬的橋腿。因此，在微橋的設(shè)計(jì)中需要折中考慮溫升和熱時(shí)間常數(shù)。經(jīng)微細(xì)加工工藝制成的微橋結(jié)構(gòu)常常會發(fā)生彎曲變形，這對器件非常不利。本論文研究了造成微橋變形的原因。研究結(jié)果表明，薄膜的殘余應(yīng)力是造成微橋變形的主要原因，而熱應(yīng)力是其中重要的因素。論文著重分析了熱應(yīng)力對微橋結(jié)構(gòu)的影響，細(xì)致地研究了材料性能以及微橋結(jié)構(gòu)參數(shù)對形變的影響。研究結(jié)果表明，在熱應(yīng)力作用下，微橋會發(fā)生向上的翹曲，其最大變形位移達(dá)到了1.4

4、74μm，本文仿真結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道的觀測結(jié)果相符合；其次，橋腿寬度和厚度增加時(shí)，微橋的形變逐漸減??；采用較小熱膨脹系數(shù)以及較小楊氏模量的電極材料的微橋變形較小；此外，采用應(yīng)變相消原理，在電極材料上沉積一層薄的氮化硅薄膜可以明顯地減小微橋的變形。本論文分析了微橋結(jié)構(gòu)的熱學(xué)以及力學(xué)性能，這為微測輻射熱計(jì)非制冷紅外焦平面陣列的優(yōu)化設(shè)計(jì)與制備提供了一些有價(jià)值的參考數(shù)據(jù)。特別地，關(guān)于微橋結(jié)構(gòu)的形變以及微橋的平坦化問題在已有的文獻(xiàn)中鮮見報(bào)道，本論文仔