背减薄过程中面阵探测器形变研究

为提高Insb面阵探测器的探测率,需要借助背减薄工序把Insb光敏元芯片从300tzm减薄到10μm,这一过程通常决定了面阵探测器的成品率。为了解面阵探测器在背减薄工序中的形变规律,针对典型器件结构,借助ANSYS软件,基于等效建模思路,建立了适用于Insb面阵探测器的三维结构模型,调整Insb光敏元芯片厚度,模拟探测器形变特征及分布随背减薄工艺实施过程的变化规律。模拟结果表明:当InSb光敏元芯片较厚时,面阵探测器的整体形变以弯曲变形为主,其中心区域上凸明显;随着InSb光敏元芯片逐步减薄,其中心区域的上凸变形逐步弱化,当InSb光敏元芯片厚度减薄到12μm时,探测器上表面屈曲变形占优,且随着Insb光敏元芯片厚度的减小而愈加清晰可见,此时探测器整体弯曲变形很弱。     

隔离槽深度对面阵探测器热应力影响研究

热冲击下InSb面阵探测器的成品率制约着其适用性。为了解光敏元隔离槽深度对InSb芯片中热应力的影响,针对典型器件结构,借助ANSYS软件,分析了隔离槽深度对InSb芯片、底充胶和硅读出电路中Von Mises应力的影响。模拟结果表明:随着隔离槽深度的增加,InSb芯片上的热应力起初缓慢增加,之后增加速度越来越快,当隔离槽深度超过8μm后,InSb芯片上的热应力陡峭上升。对硅读出电路和底充胶来说,在热冲击下累积的热应力似乎与隔离槽深度无关,分别在370 MPa和190 MPa左右浮动。当隔离槽深度取4μm时,整个器件的热应力较小、且分布均匀,能够满足光学串扰及结构可靠性设计的需求。     

红外焦平面探测器中间层杨氏模量提取研究

为系统研究热冲击下InSb焦平面探测器的形变规律,需借助多层材料形变分析方程组求得其形变解析解。本文在分析、模拟双组份弹性材料均匀混合后其等效杨氏模量随体积分数变化趋势的基础上,借助有限元软件ANSYS对InSb焦平面探测器中间层等效杨氏模量的提取进行系统研究。分析结果表明,直接采用线弹性材料模型模拟的结果与真实材料的等效杨氏模量相去甚远,需用黏塑性模型方能给出符合实际的中间层等效杨氏模量;在InSb焦平面探测器典型结构设计中,中间层的等效杨氏模量随体积分数的演化规律可用线性方程描述,这为后续探测器结构优化提供了理论分析模型支撑。     

新型BST薄膜可调带阻滤波器

提出了一种基于共面传输线结构的新型带阻滤波器,利用该结构在沉积有钛酸锶钡(BST—0.5)薄膜的氧化镁基片上设计并制作了一个可调带阻滤波器。测试结果表明,在30V的外加偏压下,带阻滤波器的传输特性曲线向高频方向整体移动了190MHz,其形状基本保持不变。     

一种GHz高频应用的低失调高速CMOS动态比较器

提出了一种由改进的前置差分运算放大器和差分式锁存器构成的高频、高速、低失调电压的动态比较器。前置预差分放大器采用PMOS交叉互连的负载结构,提升差模增益,进而减小输入失调。后置输出级锁存器采用差分双尾电流源抑制共模噪声,改善输出级失调,并加速比较过程。采用一个时钟控制的开关晶体管替代传统复位模块,优化版图面积,在锁存器中构建正反馈回路,加速了比较信号的复位和输出建立过程。采用65 nm/1.2 V标准CMOS工艺完成电路设计,结合Cadence Spectre工艺角和蒙特卡洛仿真分析对该动态比较器的延时、失调电压和功耗特性进行评估。结果表明,在1.2 V电源电压和1 GHz采样时钟控制下,平均功耗为117.1 μW;最差SS工艺角对应的最大输出延迟仅为153.4 ps;1 000次蒙特卡罗仿真求得的平均失调电压低至1.53 mV。与其他比较器相比,该动态比较器的电压失调和高速延时等参数有明显优势。     

基于响应曲面建模的LS频段VCO优化设计

提出了一种采用响应曲面(RSM)协同优化压控振荡器(VCO)的功耗、相位噪声的方法。以差分耦合LC-VCO电路为实验设计对象,在电路结构上增加级联交叉耦合负阻管结合外部电流镜偏置,改进了相位噪声和功耗性能。在此基础上,建立VCO性能的响应曲面模型,优化并选取最佳电路设计参数的组合,获取最佳性能。基于TSMC CMOS 65 nm、1.8 V RF工艺的实验结果表明,优化后的VCO各项性能指标均显著提升。该VCO的调谐范围达2.377 GHz~2.583 GHz,即206 MHz,相位噪声为-113.44 dBc/Hz@1 MHz,功耗低至0.66 mW,FoM值达184.27 dBc/Hz。该LS频段VCO适用于WiFi、物联网等无线通信中射频收发集成电路。     

碲镉汞焦平面组件中硅减薄工艺与热应力计算

液氮冲击下,碲镉汞(HgCdTe)焦平面探测器中层状材料间线膨胀系数的不同将会在层状材料中产生热失配,过大的热失配应力将引起HgCdTe芯片断裂,决定着HgCdTe 焦平面探测器的结构可靠性。为了解决HgCdTe 焦平面探测器在液氮冲击下的热失配问题,我们借助MATLAB运算工具,采用线弹性多层体系热应力计算方法,得到了硅读出电路(Silicon Read Out Integrated Circuits,Silicon ROIC)的厚度取不同值时,HgCdTe芯片中的热应力沿法线方向的分布。计算结果表明:当Silicon ROIC的厚度由340μm减薄至25μm的过程中,HgCdTe芯片中生成的热应力随着Silicon ROIC厚度的变薄而线性减小。这表明Silicon ROIC减薄方案是一种解决HgCdTe红外焦平面探测器热失配问题的有效途径。     

用于微波通信的2.4 GHz压控振荡器优化设计

石英晶体微天平(QCM)是一种高灵敏度的传感器,通过建立QCM参数变化与被测粘弹性薄膜之间的关系,可以对其进行量化分析及表征。该文基于石英晶体本构方程,推导了在气相条件下,不考虑电容效应的粘弹性薄膜吸附的QCM等效BVD模型,给出了一个关于粘弹性薄膜物理性质的QCM等效参数与频率变化的显式表达,揭示了粘弹性薄膜的损耗模量和存储模量在气相中产生“额外质量效应”的物理现象。与Arnau给出的EBVD模型相比,该文推导的BVD模型具有更高的准确度。结果表明,该模型可被应用于气相粘弹性薄膜的特性分析。     

巷战环境中军用机器人路径规划技术研究

从观测角度安全性及协同侦查任务的特点出发,作战环境对执行侦察任务的地面移动机器人提出了将作战任务与路径规划相结合的路径规划要求。针对这一需求,提出了VSS(Vir-tual Semi-Siege)对机器人进行路径规划;然后,克服了NOD(No Obstacle Drawing)在优化全局路径的过程中暴露的缺陷,并进行数字仿真验证。仿真结果表明,提出的方法合理、有效。     

128×128元锑化铟红外焦平面探测器热-应力耦合分析

考虑探测器在热冲击过程中由于传导降温非均匀引起的温度梯度分布,借助ANSYS软件对温度梯度影响下的锑化铟探测器进行热-应力耦合分析。依据热分析结果得到了热冲击下探测器的降温时间曲线,以此为基础进行热-应力耦合分析得到了探测器的应力分布,并以温度、时间为参考量将热冲击过程中InSb芯片上应力最大值变化与传统均匀降温方式下的应力最大值变化进行对比,结果表明器件内部存在温度梯度时,InSb芯片上的应力增加呈现出先快后慢现象,明显不同于均匀降温的线性增加;且应力增加主要集中在热冲击初始0～0.5 s时间段,如此短时间段内应力的急剧增加将严重影响探测器的可靠性。最后对传导降温方式下应力变化可能引起InSb芯片失效的原因进行了初步探讨,这对预测裂纹的发生提供了一定的帮助。