收藏本站
《清华大学》 2004年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

MEMS集成室温红外探测器研究

董良  
【摘要】:近年来,采用微机械室温红外探测器实现热成像是MEMS领域和光学成像领域的研究热点。本文深入系统地研究了a-Si薄膜、polySiGe薄膜和a-Si TFT等三种常规硅基材料和器件的制备方法和热电特性,开发了一套新型的基于多孔硅牺牲层技术的MEMS-IC集成工艺,利用该工艺成功地制作了a-Si和polySiGe薄膜电阻式测辐射热计,在国际上首次提出并实现了基于a-Si TFT的室温红外探测器单元与8×8阵列原型,器件初步具备了室温红外热成像的能力。 论文首先研究了采用PECVD制备高品质a-Si薄膜的工艺,通过气相掺杂有效地调整了薄膜电阻率;采用UHVCVD制备了polySiGe薄膜,优化了热处理工艺条件;制作出了具有电学特性较好的a-Si TFT。测试并分析了a-Si和polySiGe薄膜的电阻温度特性和a-Si TFT的沟道电流温度特性,为实现高性能的室温红外探测器提供了热敏感元件。 其次,系统地研究了多孔硅的生长规律,实现了在中等电阻率的硅衬底上选择性地制备多孔硅作为牺牲层,开发了一种新型的基于多孔硅牺牲层技术的MEMS-IC集成工艺,提出了采用Si3N4/SiO2复合膜保护先行多孔硅的方法,研究了MOS关键工艺对封闭多孔硅的影响。 在理论分析和结构设计的基础上,对a-Si、polySiGe测辐射热计和a-Si TFT室温红外探测器进行了版图和工艺设计,采用基于多孔硅牺牲层技术的MEMS-IC集成工艺制作了多种结构尺寸的a-Si和PolySiGe测辐射热计,并且首次实现了a-Si TFT室温红外探测器及阵列,进行了多次工艺流水,器件成品率较高。搭建了黑体辐射响应和热成像测试平台,系统地测试了单元器件的电压灵敏度、热响应时间常数、噪声功率谱密度和探测率,二维阵列的均匀性等性能参数。结果表明,斩波频率为30Hz时,a-Si和polySiGe测辐射热计的最高探测率分别达到2.23×108和3.75×108cmHz1/2W-1,TFT室温红外探测器的最高探测率可达1.02×109 cmHz1/2W-1,达到目前国际先进水平。对8×8 TFT红外探测器阵列进行了初步的热成像实验,结果表明器件具备了热成像能力。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TN215

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 刘兴明,韩琳,刘理天;新型非致冷红外探测器[J];半导体光电;2005年05期
2 甄志成;胡明;杨海波;吕宇强;;非制冷红外微测辐射热计有限元模型的构建[J];微纳电子技术;2007年Z1期
3 周顺;刘卫国;蔡长龙;刘欢;;氮氧化硅薄膜红外吸收特性的研究[J];兵工学报;2011年10期
4 刘兴明;韩琳;刘理天;;具有聚酰亚胺绝热层的新型非制冷红外探测器[J];传感技术学报;2006年05期
5 杨帮华;郑晓明;张永怀;董峥;;基于CVI的红外探测器元件评估系统[J];传感器与微系统;2010年09期
6 刘兴明,韩琳,刘理天;室温红外探测器研究与进展[J];电子器件;2005年02期
7 刘兴明,韩琳,刘理天;用于室温红外探测的新型非晶硅薄膜晶体管[J];激光与红外;2005年10期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 甄志成;胡明;杨海波;吕宇强;;非制冷红外微测辐射热计有限元模型的构建[A];第十届全国敏感元件与传感器学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 杨海波;多孔硅基MEMS非制冷红外探测器微结构与工艺研究[D];天津大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 许路加;非制冷红外微测辐射热计多孔硅绝热层热学与力学研究[D];天津大学;2010年
2 王会强;微机械热电堆红外传感器在高温测试方面的研究[D];中北大学;2010年
3 肖诗浏;用于气体传感的红外探测器材料与器件制备[D];华中科技大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 朱培喻,陈培毅,黎晨,罗广礼,贾宏勇,刘志农,钱佩信;UHV/CVD硅锗膜的Raman光谱分析[J];光谱学与光谱分析;2001年04期
2 董良,岳瑞峰,刘理天;高阻硅衬底上多孔硅牺牲层工艺的研究[J];仪器仪表学报;2002年S2期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨良;;太阳能电池光谱性能测试系统[J];阳光能源;2009年03期
2 佟首峰,阮锦,郝志航;几种相关双采样拓扑电路分析[J];半导体光电;2000年05期
3 张顾万,龙飞,阙蔺兰;LPCVD系统淀积多晶硅薄膜的发雾分析[J];半导体光电;2002年06期
4 杨道虹,董典红,徐晨,张剑铭,阳启明,沈光地;激光在MEMS键合技术中的应用[J];半导体光电;2004年02期
5 孙晓峰,王海燕,卢景霄,李维强;大面积多晶硅绒面的制备[J];半导体光电;2004年03期
6 韩琳;刘兴明;刘理天;;用于红外探测的非晶硅薄膜晶体管[J];半导体光电;2006年04期
7 杨利霞;吴志明;李世彬;蒋亚东;朱魁鹏;李伟;廖乃镘;;掺硼非晶硅薄膜的电阻不稳定性研究[J];半导体光电;2008年05期
8 武智平;潘淼;庞爱锁;李艳华;陈朝;;物理冶金法多晶硅片磷吸杂工艺的优化[J];半导体光电;2011年05期
9 刘俊刚,李平;756×581元CCD摄像器件[J];半导体光电;1994年02期
10 刘俊刚,赵文伯,李平;600×500元帧转移CCD摄像器件[J];半导体光电;1994年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘国文;薛旭;张承亮;万蔡辛;刘雪松;李丹东;;一种“三明治”加速度传感器研究[A];微机电惯性技术的发展现状与趋势——惯性技术发展动态发展方向研讨会文集[C];2011年
2 郭庆龙;冯龙龄;;热释电探测器测量重复率脉冲能量的曲线分析[A];2004全国光学与光电子学学术研讨会、2005全国光学与光电子学学术研讨会、广西光学学会成立20周年年会论文集[C];2005年
3 姚军;徐炳炎;;分布式红外辐射通量测量系统的研究[A];第十三届全国红外加热暨红外医学发展研讨会论文及论文摘要集[C];2011年
4 张治国;陈信琦;李颖;唐慧;;电容式硅加速度传感器的研制[A];中国传感器产业发展论坛暨东北MEMS研发联合体研讨会论文集[C];2004年
5 贺晓雷;吕文华;李建英;于贺军;;一种用于太阳被动跟踪的光电角偏差探测装置[A];2007'仪表,自动化及先进集成技术大会论文集(二)[C];2007年
6 张达;刘栋斌;李巍;李耀斌;徐抒岩;颜昌翔;;XRD98L63在高帧频面阵CCD视频信号处理中的应用[A];第七届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2009年
7 张达;徐抒岩;;基于XRD98L59的高速TDICCD视频信号处理研究[A];第八届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2010年
8 何胜;赵采凡;王巍;朱红生;;“三明治式”硅微加速度计工程化研究[A];中国惯性技术学会第五届学术年会论文集[C];2003年
9 贺晓雷;吕文华;李建英;于贺军;;一种用于太阳被动跟踪的光电角偏差探测装置[A];第七届全国优秀青年气象科技工作者学术研讨会论文集[C];2010年
10 罗蓉;徐爱东;王玮;吕苗;;一种可以实现快速检测的微振荡型PCR芯片[A];中国微米、纳米技术第七届学术会年会论文集(一)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 雷波;直线边缘光学精密测量系统研究与开发[D];武汉理工大学;2010年
2 张震;可见光CCD的激光致眩现象与机理研究[D];国防科学技术大学;2010年
3 石晶;基于硅微通道板的新型三维传感器[D];华东师范大学;2011年
4 李凡;复杂背景抑制及弱小目标检测算法研究[D];西安电子科技大学;2010年
5 韩军;光学膜厚宽带监控关键技术研究[D];西安电子科技大学;2011年
6 孙丽波;微板多物理场耦合非线性动力学研究[D];燕山大学;2011年
7 夏卿;飞机发动机排放对机场大气环境影响评估研究[D];南京航空航天大学;2009年
8 黄海宾;热丝CVD法制备硅基薄膜材料及相关太阳电池模拟研究[D];南京航空航天大学;2010年
9 陈涛;具有相变特性的氧化钒薄膜制备与光学特性研究[D];天津大学;2011年
10 慈朋亮;硅微通道板制备及其热电性能研究[D];华东师范大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 于石松;提高红外探测器探测率的理论分析[D];长春理工大学;2010年
2 李冰;海水表面温度红外测量方法的研究[D];天津理工大学;2010年
3 李响;利用非接触红外测温技术测量火焰温度[D];天津理工大学;2010年
4 裴晓光;牛奶成分快速检测技术研究与系统设计[D];沈阳理工大学;2010年
5 李园园;铁合金辅料检测方法及配料控制系统研究[D];长春工业大学;2010年
6 邢鑫鑫;光学相干层析成像系统研究[D];北京交通大学;2011年
7 闵薇;云南沧源岩画数字化传承与应用研究[D];昆明理工大学;2010年
8 吴江宏;晶体硅太阳电池表面织构化工艺的研究[D];五邑大学;2010年
9 李国熠;硅基长波红外光波导器件的研究[D];浙江大学;2011年
10 徐炳炎;分布式红外辐射通量测量系统的研究[D];浙江大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李华高,杨子文,刘爽;非制冷红外探测器用VO_x薄膜的制备[J];半导体光电;2001年01期
2 陈建国,郭群英,邢昆山;测辐射热计的微桥研制和VO_x膜成膜研究[J];半导体技术;2002年01期
3 王海宁,王水弟,蔡坚,贾松良;先进的MEMS封装技术[J];半导体技术;2003年06期
4 关荣锋,汪学方,甘志银,王志勇,刘胜,张鸿海,黄德修;MEMS封装技术及标准工艺研究[J];半导体技术;2005年01期
5 李秀清,周继红;MEMS封装技术现状与发展趋势[J];半导体情报;2001年05期
6 李金,郑小林,张文献,陈默;MEMS封装技术研究进展[J];微纳电子技术;2004年02期
7 何力;陈路;吴俊;巫艳;王元樟;于梅芳;杨建荣;丁瑞军;胡晓宁;李言谨;张勤耀;;应对第三代红外焦平面技术挑战的HgCdTe分子束外延(英文)[J];半导体学报;2006年03期
8 张文栋,刘俊,熊继军,翟成瑞;回收式飞行器动态数据存贮测试系统[J];兵工学报;1996年01期
9 顾文韵,皮德富,周士源;测辐射热计探测器中温度场有限元计算分析[J];兵工学报;2002年01期
10 亢春梅,曹金名,刘光辉;国外MEMS技术的现状及其在军事领域中的应用[J];传感器技术;2002年06期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 郝晓剑;瞬态表面高温测量与动态校准技术研究[D];中北大学;2005年
2 朱岩;基于闪存的星载高速大容量存储技术的研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2006年
3 吕宇强;氧化钒薄膜材料及非制冷红外探测器微结构设计的研究[D];天津大学;2007年
4 房振乾;微电子机械系统(MEMS)中介孔硅材料的热学、力学及电学特性研究[D];天津大学;2007年
5 戴君;氧化钒薄膜的光电特性及其应用基础研究[D];华中科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨海波;面向MEMS非制冷红外探测器的多孔硅绝热层及力学性能研究[D];天津大学;2007年
2 黄章立;低相变温度VO_2薄膜的制备[D];华中科技大学;2011年
3 易仙;基于MEMS技术的微加热板的设计与制作[D];华中科技大学;2011年
4 温宇峰;非致冷红外探测器用氧化钒薄膜工艺研究[D];天津大学;2004年
5 管保柱;象限式红外探测器部分光电参数测试研究与系统实现[D];华中科技大学;2004年
6 尚东;适用于非制冷红外探测器的氧化钒薄膜制备及电学性质研究[D];四川大学;2005年
7 许辉;基于FLASH的大容量记录器的设计[D];中北大学;2007年
8 陈伦泰;氧化锆复合陶瓷材料结构与性能研究[D];武汉理工大学;2008年
9 薛瑶;某飞行器数据记录器的优化设计[D];中北大学;2009年
10 邹令敏;基于MEMS热电堆的表面高温测试技术研究[D];中北大学;2009年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王世允;孙恋君;张俊举;常本康;邹继军;;热像系统温度特性分析研究[J];半导体光电;2008年01期
2 白玉琢;张秋鄂;李茂忠;;红外变焦距光学系统的设计[J];长春理工大学学报(自然科学版);2007年01期
3 李菲;周彬;;激光束在红外探测器焦平面聚焦特性研究[J];光电技术应用;2006年03期
4 乔威;李智东;赵昆渝;李林德;孟召标;;单相VO_2薄膜的制备及显微组织分析[J];钢铁钒钛;2007年02期
5 李新;郑小兵;徐骏;;热红外相机光机系统设计[J];大气与环境光学学报;2012年06期
6 程瑶;袁祥辉;赵雷;;红外图像探测器成像评估实验系统设计[J];传感器与微系统;2013年10期
7 李相迪;黄英;张培晴;宋宝安;戴世勋;徐铁峰;聂秋华;;红外成像系统及其应用[J];激光与红外;2014年03期
8 颜毓雷;李合琴;乔恺;张学科;周矗;陶磊;;V_2O_5/V/V_2O_5复合膜的制备及其光电性能研究[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2014年06期
9 刘征建;左海滨;国宏伟;杨天钧;;烧结机尾断面监视系统的应用与发展(下)[J];冶金自动化;2007年03期
10 乔威;赵昆渝;李智东;孟召标;;工艺参数对VO_2薄膜质量的影响研究[J];云南冶金;2006年06期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王世允;轻型热瞄具成像系统的研究[D];南京理工大学;2007年
2 吴健雄;无基底焦平面阵列的红外成像优化及应用研究[D];中国科学技术大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王冲;PMNT系热释电红外传感材料的制备与性能研究[D];宁波大学;2010年
2 赵波涛;仿真系统中数据传输及复合光源系统设计[D];西安电子科技大学;2007年
3 白玉琢;光学变焦透镜系统的设计[D];长春理工大学;2007年
4 吕小平;热释电探测器综合理论模型分析[D];长春理工大学;2007年
5 乔威;钒氧化物薄膜材料的制备[D];昆明理工大学;2006年
6 俞永伟;钒氧化物薄膜的制备[D];昆明理工大学;2007年
7 孔繁华;锆钛酸铅薄膜的制备及性能测试研究[D];中北大学;2008年
8 张绪瑞;MEMS微热敏器件中多孔硅绝热性能研究及模拟[D];天津大学;2007年
9 冯倩;用于热导率测试的快速温差测量仪的研制[D];哈尔滨工业大学;2007年
10 肖啸;10.6μm激光羽烟透过率测试系统[D];华中科技大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 陈培毅,王瑞忠,杨景铭,钱佩信;用Raman光谱分析MBE生长GexSi1-x膜的组分及应变[J];半导体技术;1997年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨道虹,徐晨,董典红,金文贤,阳启明,张剑铭,沈光地;激光熔融键合在新型室温红外探测器的应用[J];功能材料与器件学报;2004年02期
2 刘兴明;方华军;刘理天;;非晶硅薄膜晶体管室温红外探测器的优化设计[J];微纳电子技术;2007年Z1期
3 董良,岳瑞峰,刘理天;基于非晶硅薄膜晶体管的室温红外探测器[J];仪器仪表学报;2002年S2期
4 刘兴明,韩琳,刘理天;室温红外探测器研究与进展[J];电子器件;2005年02期
5 金文贤,徐萍萍,徐晨,沈光地;新型室温红外探测器的微电容快速测试系统[J];仪表技术与传感器;2005年08期
6 徐晨;戴天明;宋义超;李晓波;邓琛;;特气室温红外探测器的噪声分析(英文)[J];光学精密工程;2009年06期
7 玲;BSA公司室温红外探测器[J];红外;1994年10期
8 董良,岳瑞峰,刘理天;基于MOSFET漏电流温度特性的室温红外探测器[J];红外与激光工程;2002年06期
9 张万杰,董良,岳瑞峰,刘理天;非晶硅TFT室温红外探测器的光学特性研究[J];仪器仪表学报;2003年S2期
10 刘兴明;韩琳;刘理天;;新型SiO_2栅介质非晶硅薄膜晶体管室温红外探测器[J];红外与激光工程;2006年06期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 刘兴明;方华军;刘理天;;非晶硅薄膜晶体管室温红外探测器的优化设计[A];第十届全国敏感元件与传感器学术会议论文集[C];2007年
2 贡树行;;室温红外探测器及其应用的新进展[A];'99十一省(市)光学学术会议论文集[C];1999年
3 张万杰;董良;岳瑞峰;刘理天;;非晶硅TFT室温红外探测器的光学特性研究[A];首届信息获取与处理学术会议论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 董良;MEMS集成室温红外探测器研究[D];清华大学;2004年
中国知网广告投放
相关机构
>清华大学
相关作者
>董良
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026