多孔硅基MEMS非制冷紅外探測器微結(jié)構(gòu)與工藝研究.pdf

1、本論文基于MEMS非制冷紅外探測器,詳述了非制冷紅外微測輻射熱計的原理、關(guān)鍵參數(shù)及研究現(xiàn)狀,對器件結(jié)構(gòu)及熱敏材料進行了研究。提出了一套基于多孔硅(PS)技術(shù)的非制冷紅外微測輻射熱計工藝流程,進行了器件的工藝流程設(shè)計,研究了絕熱結(jié)構(gòu)對器件性能的影響,并進行熱學(xué)和力學(xué)分析;對MEMS工藝中關(guān)鍵問題進行分析討論,通過工藝改進、優(yōu)化探測器制備工藝及測輻射熱計支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計,進行工藝流程的調(diào)整。
　　 提出多孔硅作為微測輻射熱計絕熱層的新

2、思路,在微熱敏系統(tǒng)中采用多孔硅作為絕熱層可以獲得快速的溫度變化響應(yīng)和低的熱損耗,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。本文對多孔硅的制備方法、孔隙率、厚度、硅片類型及微觀結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系進行詳細研究,并進行了相應(yīng)的計算機模擬;介紹了多孔硅材料納米力學(xué)及熱學(xué)測試的一些基本方法;利用顯微拉曼光譜法研究了多孔硅絕熱層材料的微觀結(jié)構(gòu)與其絕熱性能的關(guān)系;利用納米壓痕儀測量其硬度和楊氏模量,得到多孔硅力學(xué)性能與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系。
　　 利用直流對靶反應(yīng)

3、磁控濺射法制備氧化釩薄膜(Vox),研究了基底條件對氧化釩薄膜微觀結(jié)構(gòu)、納米力學(xué)性能及電阻溫度性能的影響;對于Vox/PS/Si結(jié)構(gòu)進行了制備和性能測試,研究了多孔硅基底的表面微結(jié)構(gòu)對Vox薄膜的微觀結(jié)構(gòu)及生長過程的影響,同時進行了Vox/PS/Si薄膜結(jié)構(gòu)的納米力學(xué)性能測試,并對其電阻溫度性能進行了研究。
　　 對于非制冷紅外微測輻射熱計結(jié)構(gòu)進行了ANSYS結(jié)構(gòu)設(shè)計及Intellisuite工藝模擬。實驗通過對非制冷紅外微測輻