双层红外微测辐射热计的微桥结构仿真

非制冷红外探测器具有广阔的军事和民用前景。近年来,出现了一类性能优越的新型双层微测辐射热计型红外探测器。利用有限元分析方法和光学导纳矩阵法详细研究了两种类型的双层微测辐射热计的主要性能。结果表明,双层微测辐射热计的综合性能优于单层微测辐射热计。其中,双层S型结构的温升最优,但其力学稳定性较差,难以满足实践需要;双层U型结构的温升虽低于双层S型结构的温升,但明显优于单层微桥;重要的是,双层U型结构在光吸收性能、力学稳定性、器件制造等方面均优于双层S型结构。所以,双层U型结构的综合性能更优。还设计了一种综合性能更优的改进型双层U型结构。     

非制冷红外焦平面微桥形变的主要原因及其控制

微桥是微测辐射热计阵列像元的重要部分,经微细加工工艺制成的微桥结构常常发生弯曲变形,从而严重影响器件性能。利用有限元分析方法研究了造成微桥变形的原因。结果表明,重力导致的微桥形变值仅为1.44×10-5μm,而薄膜的本征应力导致的形变值却高达2.108μm,与实际观测值相当。因此,本征应力是造成微桥变形的主要原因。此外,还研究了本征应力梯度导致的形变,并提出了采用在电极的表面再沉积一层SiNx薄膜的方法,使桥腿的形变值由0.587μm明显地减小到0.271μm,有效地控制了本征应力梯度导致的桥腿变形。