應用于中紅外波段的多孔氧化硅一維光子晶體研究.pdf

1、襯底的絕熱結構和紅外輻射的阻斷方式構成了影響非制冷紅外焦平面探測器陣列的分辨率和探測率等性能提高的主要因素，本論文探索利用陽極氧化方法構建多孔硅一維多層結構，采用快速熱氧化，使孔度高的部分完全氧化而孔度低的部分不完全氧化，由此兩部分構成光子帶隙在紅外波段的部分氧化了的多孔硅光子晶體材料，并利用這種材料作為制作非制冷紅外焦平面探測器陣列的襯底。研究內容還包括不同氧化條件對不同孔度多孔硅的光學性質的影響，以及根據(jù)單層氧化了的多孔硅光學性質對

2、光子晶體材料的設計，鑒于多孔氧化硅材料本身具有絕熱特性，因此它既能對特定紅外波段的輻射實現(xiàn)阻斷，又具有隔熱特性，是一種理想的襯底材料。 論文第一章對光子晶體和非制冷紅外熱釋電探測器的概念進行了扼要的闡述，介紹了目前基于多孔硅的一維光子晶體的發(fā)展現(xiàn)狀以及存在的主要問題，由此引出本論文的主要研究內容。 論文第二章主要論述了多孔氧化硅一維光子晶體的制備方法。探討了電流密度、電解液、氧化時間等因素對氧化后結構的影響，并找出了最佳

3、氧化時間。 論文第三章根據(jù)得到的最佳氧化條件，采用傳輸矩陣的方法對中紅外波段的一維光子晶體進行設計，并對其光學結構參數(shù)進行了討論，如：周期數(shù)、折射率之比和中心波長等。接下來對多孔硅多層膜及部分氧化的多孔硅多層膜的紅外反射譜進行了研究。文中分析了氧化前后的反射譜的移動變化及與MATLAB擬合的結果對比，分析了形成光子帶隙的條件。 論文第四章從實驗驗證了多孔氧化硅一維光子晶體。采用掃描電子顯微鏡、傅立葉變換紅外分析儀及喇曼散