收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高灵敏氧化钒非致冷红外探测器研究

王彬  
【摘要】:非致冷红外探测器/微测辐射热计作为属于第三代的基于微机电系统MEMS技术的红外探测器,由于具有体积小、重量轻、功耗低、易携带、非致冷等优点,在工业、农业、国防、医疗、交通、环境保护等诸多领域具有非常广泛的应用前景。提高微测辐射热计的灵敏度和探测性能是从事这一领域的研究者一致努力追求的目标。本论文从微测辐射热计的工作原理、结构设计、仿真分析、材料制备、器件制作和性能测试等方面展开了一系列比较深入的研究。通过制备具有高电阻温度系数(TCR)的氧化钒薄膜、掺氮氧化钒薄膜和黑金吸收层并利用微加工技术手段分别将它们集成在探测器上,提高了微测辐射热计的性能。主要研究内容和成果综述如下: (1)探索和发现了采用脉冲直流磁控溅射法制备的氧化镍铬NiCr2O4薄膜所具有的电学特性和光学特性。该条件下制备的NiCr2O4材料特性不同于高压氧化等条件下所制备的材料特性。研究发现,该薄膜在室温到100摄氏度范围内具有半导体-绝缘体电学相变特性;在3-5μm高温红外波段有很好的红外吸收效果,具有潜在的红外市场领域应用价值。 (2)开展了氧化钒热敏薄膜材料和器件研究。采用离子束溅射法制备了在室温附近具有高TCR氧化钒薄膜。利用扫描电镜、原子力显微镜和X射线衍射等技术手段对该薄膜进行了表面形貌、晶粒尺寸等属性观察和分析。设计和制作了基于多孔硅牺牲层的64×2阵列的氧化钒微测辐射热计。采用薄膜矩阵和有限元方法仿真分析了该探测器的光学、力学、热学、电学等性能。最后对该探测器进行了系统测试。 (3)采用电阻蒸发方法制备了红外吸收黑金薄膜。对该薄膜进行了表面形貌研究并对其反射率进行了测试。通过建立黑金链状结构模型与复电介质函数Drude-Zener模型等效成等效电路,对黑金薄膜材料的光学性质进行了数值计算。通过对比集成和未集成黑金薄膜的氧化钒微测辐射热计证实集成该红外吸收层的探测器具有显著改善的探测性能的效果。 (4)提出在制备过程中引入少量氮气制备掺氮氧化钒薄膜作为提高TCR的方法,并且采用脉冲磁控溅射法制备了与微测辐射热计兼容性较好的高TCR的掺氮氧化钒薄膜。设计和制作了64×2阵列的基于表面牺牲层技术的掺氮氧化钒微测辐射热计,通过薄膜矩阵和有限元方法仿真了该探测器的光学、力学、热学、电学等性能。最后对该探测器进行了的系统测试,测试得到的探测率达到1.39×109cmHz1/2/W。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 吕宇强;胡明;吴淼;张之圣;刘志刚;;热红外探测器的最新进展[J];压电与声光;2006年04期
2 胡明;吕宇强;颜海洋;吴淼;;MEMS技术在非制冷热红外探测器中的应用[J];传感器与微系统;2007年01期
3 李祥辉,陈西曲,王双保,易新建;非致冷红外焦平面阵列读出电路的设计和SPICE模拟[J];红外技术;2005年04期
4 高;;采用原位微真空传感器的微测辐射热计红外焦平面列阵[J];红外;2008年12期
5 ;《红外》2008年总目[J];红外;2008年12期
6 孟丽娅,袁祥辉;微测辐射热计的建模与仿真[J];激光与红外;2005年02期
7 ;国外簡訊[J];激光与红外;1971年05期
8 ;关于红外探测器噪声的一些实际情况[J];激光与红外;1971年07期
9 昭华;;PbTe高频溅射红外探测器[J];激光与红外;1975年01期
10 曹中和;;红外探测器电极的制作方法[J];航空兵器;1976年03期
11 ;浸没型硫化铅红外探测器[J];激光与红外;1977年03期
12 培之;;半导体与半金属 卷12 红外探测器(二)[J];激光与红外;1978年04期
13 ;钽酸锂红外探测器设计定型鉴定会在沪召开[J];电子技术;1980年02期
14 单英杰;运放器在红外探测器中的应用[J];电子技术应用;1983年05期
15 祥雨;;国外动态[J];红外技术;1983年05期
16 杜元清;;红外探测器技术述评[J];红外与激光工程;1984年04期
17 曾庆泰;;3~5μm光导碲镉汞红外探测器的质量管理[J];激光与红外;1984年03期
18 KoukiNagahama;张少川;;高质量n-Hg_(0.8)Cd_(0.2)Te外延膜的制备及其在红外探测器(λ=8~14μm)中的应用[J];激光与红外;1984年11期
19 罗元海;;8~14μm单元光导碲镉汞红外探测器[J];激光与红外;1986年04期
20 陆荣铿;;红外器件与材料专题题录介绍(二)[J];红外与激光工程;1990年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黎文模;陈向东;;氧化钒薄膜电阻PSPICE模型及特性分析[A];2004全国图像传感器技术学术交流会议论文集[C];2004年
2 黄宗坦;李家鹏;赵玉琼;黄伟;陈军;陈晓屏;;半导体制冷器在红外探测器中的应用及发展趋势[A];第九届全国低温工程大会论文集[C];2009年
3 吴志明;蒋亚东;牟宏;黄春华;;氧化钒热敏特性研究[A];首届信息获取与处理学术会议论文集[C];2003年
4 葛炜;颜景龙;;基于嵌入式计算机的红外信号模拟技术[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(上册)[C];2009年
5 李兰;刘铮;邹德恕;沈光地;;新型室温工作微机械红外探测器[A];首届信息获取与处理学术会议论文集[C];2003年
6 陆胜天;李萍;刘诗嘉;朱龙源;龚海梅;;碲镉汞红外探测器的分步式阳极氧化新方法研究[A];2004全国图像传感器技术学术交流会议论文集[C];2004年
7 金亿鑫;蒋红;宋航;缪国庆;周天明;;GaInAsSb非制冷红外探测器材料的研究与开发[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年
8 李艳龙;李铁;;CMOS兼容的微机械热电堆红外探测器[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
9 吴峻苗;邹德恕;徐晨;沈光地;;基于MEMS技术的气动式红外探测器的计算机模拟[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
10 张柏林;陶波;;红外探测器伺服系统的设计[A];2008年电子机械与微波结构工艺学术会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王彬;高灵敏氧化钒非致冷红外探测器研究[D];华中科技大学;2012年
2 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
3 王俊;碲镉汞红外探测器光电响应特性的机理研究[D];中国科学技术大学;2012年
4 孟丽娅;微测辐射热计非均匀性及新型校正读出电路研究[D];重庆大学;2005年
5 田雪松;用于抗激光致盲的氧化钒薄膜制备及光学相变特性研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
6 陈西曲;非致冷红外焦平面的读出电路及测试系统研究[D];华中科技大学;2007年
7 徐金杰;金属氧化物的表面和界面物理、化学特性研究[D];吉林大学;2005年
8 吴传贵;BST热释电薄膜材料及在红外探测器中的应用基础研究[D];电子科技大学;2009年
9 刘子骥;非制冷红外焦平面探测器测试及验证成像技术研究[D];电子科技大学;2013年
10 关业军;二恶英吸附及CeO_2和VO_x/CeO_2催化剂上氯苯催化氧化研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黎文模;氧化钒非致冷红外探测器阵列读出电路结构研究[D];西南交通大学;2006年
2 赵赫男;基于可动反射面的双波段微测辐射热计研究[D];电子科技大学;2011年
3 卢小铃;氧化钒光伏特性及其应用研究[D];电子科技大学;2011年
4 杨卓;新型双层微测辐射热计结构优化设计[D];电子科技大学;2012年
5 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
6 彭自求;双层结构红外焦平面阵列的设计与制备[D];电子科技大学;2011年
7 傅俊威;基于非晶硅薄膜的红外吸收层膜系设计、仿真与实验研究[D];电子科技大学;2011年
8 殷雪松;红外探测器低频噪声测量及应用研究[D];西安电子科技大学;2011年
9 林继刚;红外探测器技术指标的建模与仿真[D];长春理工大学;2011年
10 邢锐;14~16.25μm红外探测器时间常数测量方法的研究[D];长春理工大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 唐诗全 彭毅;攀钢两项创新型环保技术有望开花结果[N];中国冶金报;2007年
2 王小龙;新型量子点红外探测器灵敏度提高两倍[N];科技日报;2010年
3 记者 胡光耀;加用红外探测器识别抗药病菌[N];新华每日电讯;2001年
4 周军 杨勇斌 记者 张春;攀钢氧化钒年产量首破万吨大关[N];四川日报;2009年
5 刘勘;G承钒钛:具有独特资源产品估值优势[N];中国有色金属报;2006年
6 陈东辉 于俊春 孙赛男;承德钒钛竖式炉三步法氧化钒生产装置开发成功[N];世界金属导报;2008年
7 唐诗全 彭毅;攀钢开展高起点高难度环保课题研究[N];世界金属导报;2007年
8 记者 周军 通讯员 王彦华;攀钢专利“趟出”世界钒业新路[N];中国冶金报;2010年
9 ;流沙型高纯钒化合物生产技术[N];科技日报;2007年
10 周有恒;前程似锦的新材料———碳纳米管[N];中国化工报;2002年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978