热释电薄膜单片式非致冷红外焦平面阵列的研究

采用改进的溶胶-凝胶(sol-gel)技术,在Pt/Ti/SiO2/Si3N4/SiO2/Si基片上研制出具有优良热释电性能的BST,PLT和PZT铁电薄膜,它们是制备单片式非致冷红外焦平面阵列的优选探测材料。解决了制备热释电薄膜单片式非致冷红外焦平面阵列的关键技术,成功研制出8元、9元、10元线列和8×8元阵列,器件电压响应率(RV)达8.6×103V/W。     

铁电厚膜焦平面探测器微桥湿法刻蚀工艺研究

为了制备高性能铁电厚膜红外探测器,对硅材料的各向异性腐蚀机理及特性进行了探讨,开展了(100)硅片湿法各向异性腐蚀工艺研究.研究KOH摩尔比、腐蚀温度对si基片腐蚀特性的影响.在KOH与IPA混合腐蚀液腐蚀系统中,氢气泡可以快速的脱离硅表面,使得硅表面的形貌得到改善.结果表明:Si(100)面的腐蚀速度随着腐蚀液浓度和温度的升高而增大,选用KOH质量分数为34%、11%的IPA,在80℃、1.5h的腐蚀条件下能得到平整的腐蚀面,可以制备质量较好的微桥结构.     

热释电PZT的薄膜材料物理与器件物理

1 引言 非制冷红外焦平面探测器,由于具有使用方便、室温工作、响应频谱宽、可低成本大批量生产等优点,可广泛地应用于工业、农业、环境、军事、医疗等领域。目前它正在受到人们的极大重视。非制冷红外焦平面探测器的核心结构是非制冷红外焦平面列阵,即芯片。美、     

Pb(Zr0.3Ti0.7)O3热释电薄膜材料研究

利用射频磁控溅射法对0.8Pb(Zr0.3Ti0.7)O3+0.2PbO的陶瓷靶进行溅射,在5英寸的TiOx/Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备出了PZT薄膜.实验表明,PZT薄膜的取向由(111)到(100)的改变可以通过精确控制基片温度来实现.(111)取向的薄膜具有良好的介电、铁电和热释电性能,其剩余极化强度、介电常数、介电损耗、矫顽场和热释电系数分别为20μC/cm2,370,1.5%,130kV/cm和1.1×10-8C/cm2K,该薄膜可望在非制冷红外焦平面探测器阵列中得到应用.     

热释电薄膜在红外探测器中的应用

介绍了热释电效应及热释电薄膜红外探测器的工作模式,特别是探测器单元对热释电薄膜的材料与低温生长要求。为了克服薄膜生长过程中较高的基片温度对读出集成电路(ROIC)的破坏性影响,一方面发展了离子束辅助沉积、外延缓冲层等多种低温生长技术,另一方面发展了复合探测器结构设计。已研制出了性能良好的铁电薄膜非制冷红外焦平面阵列,其噪声等效温差(NEDT)可达20mK。     

热释电非制冷红外焦平面现状及发展趋势

一维和二维阵列的热释电非制冷红外焦平面非常适合应用于热成像.混合式的BST铁电探测器降低了成本,市场潜力巨大.分析了热释电非制冷红外焦平面阵列探测技术的优势,介绍了热释电非制冷红外探测器工作原理及热释电非制冷红外焦平面阵列对探测材料的要求,指出了混合式及单片式热释电非制冷红外焦平面阵列发展趋势.制备高一致性和高性能的大阵列的探测元是发展非制冷红外焦平面的关键,针对我国在热释电非制冷红外焦平面阵列研究方面存在的问题,提出了下一步研究的方向及重点.     

UFPA探测单元的热学分析

用有限元方法对非致冷红外焦平面阵列(UFPA)的探测单元进行了有限元热分析,分析结果表明,微桥的结构可以显著地影响探测单元的热学性能,而且还得到了钛酸锶钡(BST)薄膜与红外辐射强度之间的线性关系、热饱和时间以及降温过程。利用得到的结果对探测单元尺寸进行了优化,制备出介电量热型UFPA探测单元,并分析了输出信号比期望值小的原因。     

热释电红外探测阵列的工作原理、性能指标及应用

介绍了热释电效应和热释电红外探测阵列的工作原理及工作模式,分析了几个重要和常用热释电探测阵列的性能参数,并简述了此阵列的发展情况及其在军、民领域的应用.     

激光刻蚀法网格化热释电红外焦平面探测器的实验研究

采用激光刻蚀的方法来实现非制冷热释电红外焦平面探测器的网格化,分别在空气中和碱溶液中使用紫外激光对钛酸锶钡(BST)材料进行划线,分析了溶液和激光参数的影响.使用KOH溶液作为辅助介质时,获得了宽为81μm,深约25μm,边缘光滑,侧壁垂直度高的微槽,已满足了实际应用要求.     

高温超导GdBa2Cu3O7-δ薄膜阵列微桥器件研究

在高 Tc超导 Gd Ba2 Cu3 O7-δ薄膜上 ,采用光刻技术制成 2× 4阵列微桥单元及多元器件 ,对器件性能在液氮温度下进行了系统的观测 ,实验表明 ,Gd Ba2 Cu3 O7-δ薄膜超导性能优异 ,稳定性很好 ,桥区尺寸较小的微桥呈现与双晶晶界结相似的 - 特性 ,可能具有弱连接行为 ,而多单元串接微桥器件出现的多台阶式的特性 ,可望在红外探测计量及高频方面获得重要应用。     

MEMS器件中电极制作工艺的研究

研究了常用的国产BP212正型紫外光刻胶和光学曝光机在利用剥离工艺制备电极中的适用性.结果表明,采用国产的光刻胶和曝光设备完全可以得到实用性的带有凹面的光刻胶剖面和线条均匀性达到微米级的金属线条,简化了lift-off工艺,降低了成本,改进了金属电极的制备方法.     

非制冷焦平面热像仪温度控制设计

在分析法国ULIS公司生产的320×240长波红外非制冷微测辐射热计焦平面阵列探测器UL01011技术参数的基础上,论述了微测辐射热计非制冷红外焦平面热像仪温度控制的必要性,指出了温度控制设计的实质。并讨论了单片机、线性模式单芯片热电制冷器控制器和开关模式单芯片热电制冷器控制器温控方案的优缺点。提出了使用AD公司生产的全新单芯片热电制冷器控制器ADN8830的温控设计方案,以该芯片为核心设计出适合320×240长波红外非制冷微测辐射热计焦平面阵列探测器UL01011的温度控制电路,该电路能够把焦平面阵列温度变化控制在30±0.01℃范围内,使探测器工作在最佳温度。该方案功耗低、效率高、体积小,是一种较好的温控设计方案。     

基于CPLD的红外焦平面阵列驱动电路设计与实现

给出了一种384×288非致冷红外焦平面阵列(UFPA)驱动电路的设计方法.在分析红外焦平面阵列工作原理的基础上,设计了红外焦平面阵列的驱动电压和时序电路,并对驱动时序信号进行了仿真和验证.实验结果表明,该驱动电路能够正确驱动出红外视频信号,可以满足实际红外热成像系统的工作需求.     

320×240非制冷红外焦平面阵列驱动电路的设计

在介绍了320×240非制冷红外焦平面阵列工作原理的基础上,详细分析了非制冷红外焦平面阵列驱动电路的组成原理、设计方法,重点是偏置电压电路、脉冲电压与控制信号驱动电路、焦平面工作温度检测及控制电路的设计等关键技术。提出了一种自适应工作点的驱动电路设计方法,并对主要驱动信号进行了仿真,给出了主要原理框图。试验结果表明:该电路达到了理想的效果,适用于宽的工作温度,具有体积小、实用性好、可靠性高等特点。     

声表面波器件制作中的一种剥离技术

介绍了一种适用于LiTaO3、LiNbO3基片的金属剥离工艺技术。该剥离技术利用碱性溶剂浸泡处理光刻胶,光刻胶顶层形成一层有利于剥离的突出遮蔽层。利用该技术可制作线宽小于0.5μm的SAW芯片。该技术无需额外设备,工艺稳定且成本低。     

氧化钒非制冷红外焦平面探测器芯片工艺研究

非制冷红外探测器具有成本低廉、无需制冷等优异特点,在红外探测和红外成像领域占有极其重要的地位.从氧化钒非制冷焦平面探测器的牺牲层、支撑层、氧化钒等制备工艺进行了研究,为国内非制冷焦平面探测器工程化研究奠定了坚实的技术基础.     

非制冷红外焦平面阵列信号处理系统设计

介绍了320-240非制冷红外焦平面阵列（UFPA）的信号处理系统;采用复杂可编程逻辑器件（FPGA）产生红外焦平面阵列的驱动时序,应用数字信号处理（DSP）技术实现红外焦平面阵列的非均匀校正。实验及仿真结果表明：FPGA可产生焦平面阵列所需时序。DSP对焦平面阵列的非均匀校正效果较好。     

纳米尺度自旋转移矩器件的制备工艺

提出一种改进的自旋转移矩器件的制备工艺:在电子束曝光形成纳米级图形之后,依次采用离子束刻蚀、带胶绝缘层淀积再正胶剥离的图形转移方法,成功制备了纳米柱状赝自旋阀结构磁性多层膜CoFe/Cu/CoFe/Ta,器件的横向尺寸为140nm×70nm。对该结构进行了电磁学性质的测试:在变化范围为-500～+500Oe(1A/m=4π×10-3 Oe)的外加磁场下,观测到巨磁阻效应;在零外加磁场下,施加垂直于膜平面的电流时,观测到电流诱导的磁化翻转效应,其临界电流密度为108 A/cm2量级。该方法具有工艺步骤少、易于实现的特点,在自旋转移矩器件等纳米级器件的制备中具有广泛的应用前景。