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红外探测材料电阻温度特性的研究

翟于嘉  
【摘要】:目前,红外传感器技术在军事及民用等诸多领域具有广泛的应用前景。由于测辐射热计具有重量轻、动态范围大、响应线性度好、无需制冷和斩波设备而使成本低等优点,从而成为主流的非制冷红外热探测器之一 热敏感薄膜是微测辐射热计的核心部分,但将其应用于红外热成像探测却鲜有报道。目前,红外探测器核心部件仍然完全依靠进口,因此研制具有高TCR和适当的室温电阻值,且该制备工艺重复性好、与微电子工艺兼容的热敏薄膜,打破国外的技术垄断,具有重要意义。 由于金属材料用做热敏电阻时,相较于半导体材料,虽然TCR较低,但具有材料丰富、线性范围宽、较低的噪声、与硅集成工艺兼容性好等优点。本文采用磁控溅射法制备金属热敏薄膜,材料选用高纯(99.99%)的Ni、Ti、Al、Cr、TiW以及Pt,用四探针电阻特性测试仪测量所制备的热敏薄膜的电阻特性,从而计算TCR。重点研究工作气压、氩气流量、溅射功率及退火工艺等工艺参数对热敏薄膜TCR的影响。实验和测试结果表明,沉积工艺参数和热处理工艺对薄膜的性能有重要影响,通过比较发现,Pt膜热敏电阻的电阻温度特性最好,性能最稳定。Pt膜沉积和热处理的最佳工艺参数为:氩气流量100sccm,工作气压0.8Pa,溅射电流0.08A,热处理温度300℃,热处理时间2h。在此条件下,Pt测辐射热计的薄膜方阻为120Ω/□,TCR为0.911‰/K,且重复性好,性能稳定。


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