新型氣動(dòng)室溫紅外探測(cè)器制備及其超薄敏感膜研究.pdf

1、紅外探測(cè)器作為紅外探測(cè)系統(tǒng)核心部件,始終是紅外技術(shù)發(fā)展的中心.隨著紅外實(shí)驗(yàn)和理論的發(fā)展,新器件不斷涌現(xiàn).今天的探測(cè)器制備已成為涉及物理、材料等基礎(chǔ)科學(xué)和光、機(jī)械、微電子及計(jì)算機(jī)等多領(lǐng)域的綜合性科學(xué)技術(shù).紅外探測(cè)器按工作原理的不同可分為熱探測(cè)器和光子探測(cè)器.熱探測(cè)器可在室溫下工作,但其響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng),探測(cè)靈敏度低,且對(duì)不同波段紅外輻射的檢測(cè)無(wú)選擇性;光子探測(cè)器響應(yīng)速度快,探測(cè)靈敏度較高,具有波長(zhǎng)選擇性,但須低溫工作,大大限制了它的應(yīng)用.鑒于

2、現(xiàn)有熱探測(cè)器和光子探測(cè)器由于受工作原理的限制存在著無(wú)法避免的缺陷,沈光地教授提出了一種可在室溫工作、具有高靈敏度且可實(shí)現(xiàn)探測(cè)波段選擇性的全新紅外探測(cè)機(jī)理.該文工作圍繞這一物理思想展開(kāi),在原有工作基礎(chǔ)上,對(duì)新型氣動(dòng)室溫紅外探測(cè)器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝深入研究.論文的主要內(nèi)容如下:1.概述了紅外探測(cè)器的發(fā)展、研究現(xiàn)狀及應(yīng)用,介紹了現(xiàn)有的熱探測(cè)器和光子探測(cè)器的優(yōu)缺點(diǎn),并在此基礎(chǔ)上說(shuō)明了新型紅外探測(cè)器的優(yōu)越性.2.介紹了新型氣動(dòng)室溫紅外探測(cè)器的工

3、作機(jī)理,并對(duì)其實(shí)現(xiàn)技術(shù)——微機(jī)械加工技術(shù)(MEMS)進(jìn)行了概述.3.對(duì)新型氣動(dòng)室溫紅外探測(cè)器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論分析與參數(shù)計(jì)算.包括紅外透射窗口的選材分析,紅外吸收氣體的選取及其特性分析,彈性敏感硅膜、吸收腔、檢測(cè)電容的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)的分析計(jì)算,最后給出垂直雙腔和水平雙腔兩種器件結(jié)構(gòu).4.對(duì)超薄敏感膜的各項(xiàng)異性濕法腐蝕工藝制備及其性能進(jìn)行了深入研究.改進(jìn)傳統(tǒng)的腐蝕停工藝,首次采用KOH腐蝕實(shí)現(xiàn)了厚度小于1μm的平整超薄硅膜.與EPW進(jìn)行比較,K

4、OH的優(yōu)勢(shì)在于毒性小、操作簡(jiǎn)單、腐蝕邊緣規(guī)則.采用測(cè)量溶液對(duì)重?fù)焦?本征硅的腐蝕速率比的新方法來(lái)研究腐蝕停特性,得出KOH與EPW腐蝕比分別為1:400和1:483.另外對(duì)薄膜應(yīng)力進(jìn)行了初步分析,并提出通過(guò)生長(zhǎng)P+Si/Si3N4復(fù)合膜來(lái)減小應(yīng)力的方案.5.設(shè)計(jì)器件結(jié)構(gòu)的整體制備工藝流程,實(shí)現(xiàn)了器件的垂直雙腔結(jié)構(gòu)樣品.6.建立新型氣動(dòng)室溫紅外探測(cè)器的響應(yīng)理論模型,在現(xiàn)有測(cè)試系統(tǒng)基礎(chǔ)上對(duì)樣品響應(yīng)進(jìn)行了測(cè)試,結(jié)果表明器件對(duì)紅外輻射有明顯響應(yīng)