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新型硅基红外探测器的研制

董欣  
【摘要】: 当前社会已进入信息社会。红外领域的信息获取—红外探测技术大量应用 于预警、制导、夜视、跟踪及空间技术、天文、医学等领域,需求规模在不断 扩大。正是在这种需求规模的不断驱动下,红外探测器的开发研制和工业生产 都有了突飞猛进的发展。 红外探测器分为光子探测器和热探测器两种,光子探测器的主要优点是探 测灵敏度高,响应速度快,具有较高的响应率,但光子探测器一般需要在低温 下工作,探测波段较窄;热探测器的主要优点是响应波段宽,可以在室温工作, 使用简单,但热探测器由于宏观样品的加热与冷却是一个缓慢的过程,因此响 应时间较长,探测灵敏度低,一般应用于低频调制的场合。 鉴于以上两种探测器的局限性,沈光地教授提出了一种实现既可在室温工 作,又具有较快响应速度的选择性红外探测器的新物理构想。本文的工作正是 基于该物理思想展开的。 1 详细论述了红外探测器和MEMS技术的现状与发展趋势,尤其对本文用 以实现红外探测器的技术-MEMS技术的广阔的应用前景进行了仔细的讨论,详 细介绍了MEMS的主要加工技术尤其是硅基MEMS的主要加工技术。 2 在讨论两种红外探测器的优缺点的基础上,论证了新型红外探测器的优 越性与可行性。 3 详细研究了实现红外探测器的关键技术,包括体微机械加工技术和键合 技术,主要有:N型和P型重掺杂腐蚀停技术的研究;Si_3N_4掩蔽膜的研究;溶 硅技术的研究;不同表面处理方法对硅做为红外窗口特性的影响研究;硅的磨 削和抛光方法:玻璃材料的选取研究;玻璃薄膜的制备方法研究;块玻璃与硅 的键合及其电流时间特性研究等; 4 在上述关键技术研究的基础上,提出了几种红外探测器的实现方法,并 给出了相应的工艺流程,测出了初步的响应。 5 对探测元件-电容随极板厚度、极板面积、极板间距、压强的变化趋势进 行了计算,给出了变化曲线,得出了相应的结论。


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