收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

硅基微机械红外光源的设计和制备

程美英  
【摘要】: 随着经济的迅速发展,工业生产和交通运输等产生的气体对环境的污染日益严重,人们对空气质量的监测提出了更高的要求。红外气体传感器选择性好、灵敏度高,在气体定性和定量分析方面应用非常广泛。作为红外气体传感器的重要部件,红外光源的性能很大程度上决定了红外传感器的性能。与传统红外光源相比,采用微电子机械系统(MEMS)加工技术制备的红外光源具有体积小、功耗低、可调制和成本低的特点,使它受到人们的广泛关注,成为当前研究的重点。本文设计并加工了一种新型的硅基微机械红外光源,下文简称MEMS红外光源,并对其进行了光谱特性,调制特性和可靠性测试研究。在MEMS红外光源设计中,选用多晶硅材料作为光源的发光材料,以绝缘体上硅(SOI)晶片作为基底材料。采用有限元分析软件ANSYS对光源薄膜发光层的温度分布进行了模拟,分析得出薄膜的温度呈梯度分布,中心点温度最高,由内向外温度下降。给出了一套完整的基于SOI晶片的MEMS红外光源的加工工艺流程。通过重掺杂SOI晶片的单晶硅层来实现辐射光背向吸收自加热效应。在基底材料SOI上沉积多晶硅材料,并通过离子注入工艺控制材料的导电特性。利用SOI晶片中的掩埋二氧化硅层为刻蚀停止层,通过背面深反应离子刻蚀技术制备微米量级的薄膜发光层结构。对MEMS光源进行简单TO封装后,分别通过红外热象仪和光谱辐射计测量了MEMS红外光源的表面工作温度和辐射光谱。实验结果显示该光源辐射1.5~20μm宽谱波长,调制特性研究表明该光源的调制频率在50%的调制深度下可以达到40Hz。对光源的可靠性研究采用加速寿命试验测试,通过步进应力试验得出光源活化能数值。采用Arrhenius模型外推出光源在不同温度下的器件寿命。在1000K的温度下,MEMS红外光源的寿命可达7年。该MEMS红外光源期望被用于制造低成本的气体探测和红外标识设备。 我们还研究了适用于战斗识别系统的MEMS红外光源阵列。与单个光源比较,阵列光源测量结果显示了高的发光强度和窄带发射特性,在50%的调制深度下调制频率为30Hz。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 徐安安;;论MEMS传感器的应用与发展[J];现代商贸工业;2011年13期
2 刘岩;赵成龙;聂萌;秦明;;CMOS电容式湿度传感器特性研究[J];电子器件;2011年04期
3 宋轶琳;林楠森;刘春秀;罗金平;王利;蔡新霞;;离体电生理检测微电极阵列传感器的设计与制备(英文)[J];纳米技术与精密工程;2011年03期
4 许高斌;朱华铭;陈兴;;不等高梳齿电容式三轴MEMS加速度传感器[J];电子测量与仪器学报;2011年08期
5 郭涛;林大为;向婷;;MEMS低量程微加速度计的设计[J];微电子学;2011年03期
6 方玉明;李普;;考虑边缘效应的平行平板式静电微执行器Pull-in模型[J];传感技术学报;2011年06期
7 李琳;陈力恒;沈消寒;王国发;臧家伟;;基于声振法的西瓜无损检测器[J];工业控制计算机;2011年06期
8 韩磊;;一种开路短截线结构的耦合式微波功率传感器[J];微波学报;2011年03期
9 李蕾;刘卫东;;智能遥控器中的MEMS惯性传感器数据处理[J];电脑知识与技术;2011年19期
10 杨玉华;石云波;张斌珍;;MEMS高量程加速度传感器封装技术仿真研究[J];中北大学学报(自然科学版);2011年03期
11 刘晓丽;;微机电系统(MEMS)的加工工艺[J];黑龙江科技信息;2011年20期
12 张高燕;吴少华;赵湛;;基于MEMS工艺的硅基四电极电导率与温度集成传感器芯片的研制[J];传感技术学报;2011年07期
13 王玉朝;苑伟政;任森;乔大勇;;静电驱动MEMS谐振式压力传感器闭环拓扑研究[J];传感技术学报;2011年07期
14 梁中翥;;太阳辐射传感器件[J];光机电信息;2011年09期
15 倪烨;戴强;张怀武;钟智勇;于奇;;MEMS中硅湿法深槽刻蚀工艺的研究[J];材料导报;2011年08期
16 黄占喜;吴亚明;李四华;;基于多掩膜光刻工艺的MEMS体硅加工[J];功能材料与器件学报;2011年03期
17 石岩;宛涌;周启平;邝坚;;基于MSP430的光万用表设计与实现[J];计算机工程与设计;2011年07期
18 尹邦政;朱静;;一种基于MEMS技术的数字式可调光衰减器的实现[J];科技资讯;2011年19期
19 朱贞;许开銮;刘冰;;基于FPGA和DSP的微型惯导系统[J];应用光学;2011年04期
20 崔星;张晓明;刘俊;陈国彬;李永慧;牛坤旺;;旋转弹载免驱动三轴MEMS陀螺的信号提取算法[J];弹箭与制导学报;2011年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈新隽;刘晓平;戴若犁;刘昊扬;;多MEMS传感器的嵌入式姿态测量系统设计[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011年
2 梁杰;李中华;;MEMS的微管道流动特征数值模拟研究[A];2003空气动力学前沿研究论文集[C];2003年
3 于华男;张勇;马小艳;;制导弹药用MEMS惯性导航系统发展与关键技术综述[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
4 张玉祥;李华成;马柳艺;;基于MEMS器件的交互笔运动跟踪研究[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
5 胡星星;滕云田;;基于MEMS传感器的小型智能化强震仪[A];中国地震学会第14次学术大会专题[C];2012年
6 李建飞;薛兵;张俊峰;朱小毅;王晓蕾;;应用于MEMS加速度计的小型恒温系统的实现[A];中国地震学会第14次学术大会专题[C];2012年
7 张文明;孟光;;MEMS旋转机械微转子结构的材料选用研究[A];第9届全国转子动力学学术讨论会ROTDYN'2010论文集[C];2010年
8 陈述官;黄军辉;;MEMS传感器在汽车电子上的应用研究与展望[A];教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会第二十届学术年会会议论文集(下册)[C];2010年
9 赵兴海;杜亦佳;郑英彬;陈颖慧;高杨;鲍景富;苏伟;;D波段MEMS波导滤波器研究[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2011年
10 林日乐;满欣;周倩;李文蕴;谢佳维;张巧云;;石英MEMS陀螺[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
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 董良;MEMS集成室温红外探测器研究[D];清华大学;2004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 张正元;射频微机械开关与放大器关键技术研究[D];重庆大学;2004年
4 王佩红;基于MEMS技术的微型电磁式振动能量采集器的研究[D];上海交通大学;2010年
5 肖功利;MEMS金属/电介质光子晶体的强透射特性研究[D];复旦大学;2009年
6 李庄;用于高场不对称波形离子迁移谱仪的MEMS振簧式静电计研究[D];中国科学技术大学;2010年
7 王春田;MEMS数字检波器采集系统技术研究[D];中国地质大学(北京);2011年
8 关乐;基于宏模型技术的MEMS系统级仿真研究[D];大连理工大学;2011年
9 杜广涛;新型MEMS磁敏传感器的研究[D];西南交通大学;2011年
10 文春明;基于MEMS技术的超级电容器三维微电极阵列制备及表征方法研究[D];重庆大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 程美英;硅基微机械红外光源的设计和制备[D];厦门大学;2009年
2 宿智娟;MEMS宽带毫米波天线阵列研究[D];上海交通大学;2010年
3 付宇辉;基于MEMS航位推算系统的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 曾昊骋;MEMS开关与频率可重构天线的研究与设计[D];电子科技大学;2010年
5 华晨辉;MEMS超声分离器的二维简正模式的研究及实验分析[D];电子科技大学;2010年
6 赵明锐;基于MEMS硅基底L波段微带天线的研究与设计[D];电子科技大学;2010年
7 孟丽娜;基于MEMS的微驱动器研制及其特性研究[D];黑龙江大学;2005年
8 苑海静;船用MEMS航姿测量系统算法研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 牛凯;4×4MEMS光开关阵列的设计与实验研究[D];清华大学;2004年
10 赵磊;梳齿式MEMS光开关的分析与改进[D];西安电子科技大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;测试会议聚焦MEMS[N];计算机世界;2003年
2 ;欧洲的MEMS工业[N];中国电子报;2002年
3 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 焦继伟;MEMS满足未来移动通信需要[N];中国电子报;2004年
4 易人;MEMS:小角色的大未来[N];计算机世界;2003年
5 ;Intel悄然推出手机MEMS模块[N];计算机世界;2004年
6 刘恕;微机电系统:从能看到能用[N];科技日报;2005年
7 本报记者 徐勐 通讯员 苏媛;国家高新区MEMS研究院落户淄博[N];淄博日报;2010年
8 ;传感器热衷于MEMS市场将加速整合[N];电子报;2008年
9 记者 卫新华;我市全面启动MEMS研发和产业化工作[N];重庆日报;2001年
10 中电元协敏感元器件与传感器分会秘书长 齐文杰;MEMS传感器进驻汽车发动机[N];中国电子报;2004年
 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