熱釋電紅外探測(cè)器陣列的設(shè)計(jì)、制備及電性能研究.pdf

1、本文系統(tǒng)的研究了BST薄膜紅外探測(cè)器陣列的版圖設(shè)計(jì)、制備工藝以及薄膜線列的電學(xué)性能。主要研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
　　 利用L-edit軟件設(shè)計(jì)并繪制了四個(gè)8×8元陣列掩膜版版圖，分別為PVTi電極、BST薄膜、Ni/Cr吸收層和Au上電極。下電極Pt/Ti和上電極Au為8個(gè)1×8元線列，BST薄膜和Ni/Cr吸收層由8×8個(gè)單獨(dú)的單元組成。
　　 采用溶膠-凝膠法，制備出Ba0.80Sr0.20TiO3鐵電薄膜，并對(duì)其

2、微結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。測(cè)試結(jié)果表明：引入預(yù)燒的BT種子層后的BST薄膜在700℃退火60min的條件下，薄膜呈現(xiàn)多晶鈣鈦礦相，其晶粒生長(zhǎng)均勻，薄膜表面光滑致密。
　　 研究了電極的光刻和剝離工藝。經(jīng)過(guò)優(yōu)化工藝，得到的Pt/Ti底電極、Ni/Cr吸收層和Au上電極圖形完整、邊緣整齊、表面無(wú)殘留物。
　　 采用濕法化學(xué)刻蝕技術(shù)刻蝕BST薄膜。當(dāng)刻蝕液體積比為V（HF：HNO3：H2O2：H2O）=1:20:50:20時(shí)，刻蝕后的B

3、ST薄膜圖形清晰，邊緣整齊，表面無(wú)化學(xué)殘留物，刻蝕速率為37nm/s，側(cè)蝕比為10:1。刻蝕后的BST薄膜經(jīng)600℃后退火30min可部分恢復(fù)薄膜因刻蝕而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)損傷，薄膜致密度和表面光潔度提高。采用XPS分析技術(shù)對(duì)刻蝕前、刻蝕后和刻蝕后退火的BST薄膜表面成分進(jìn)行分析，和刻蝕前相比，刻蝕后的Ba3d3/2、Ba3d5/2、Ti2P1/2、Ti2p3/2光電子峰往高結(jié)合能方向分別移動(dòng)了0.5eV、0.6eV、0.3eV和0.5eV；S

4、r3d光電子峰往低結(jié)合能方向移動(dòng)了0.9eV；O1s分裂成兩個(gè)峰。與刻蝕的薄膜相比，刻蝕后600℃再退火的薄膜相應(yīng)光電子峰化學(xué)位移變化較小。刻蝕前、刻蝕后和刻蝕后退火的BST薄膜表面擬合的化學(xué)式分別為Ba0.80Sr0.20Ti0.84O2.52、Ba0.71Sr0.29Ti1.06O6.62和Ba0.79Sr0.21Ti1.02O3.07。
　　 利用標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝制作出Ni/Cr/BST/Pt/Ti/SiO2/Si結(jié)構(gòu)的8×

5、8元陣列。測(cè)試了1×8元線列的介電性能、鐵電性能和漏電流特性。室溫條件下，在測(cè)試頻率為100KHz時(shí)，1×8元BST薄膜線列的介電常數(shù)與介電損耗分別為464、0.0388；在外加電壓為3V，5V和7V時(shí)，1×8元BST薄膜線列的剩余極化2Pr分別為0.09μC/c㎡，0.21μC/c㎡，0.3μC/c㎡，矯頑場(chǎng)Ec分別為2.64KV/cm，4.46KV/cm，8.95KV/cm；當(dāng)外電場(chǎng)為100KV/cm時(shí)，1×8元BST薄膜線列的漏電