高红外吸收室温型铁电薄膜红外探测器研制成功

由中国科学院上海技术物理研究所黄志明研究员承担的上海市青年科技启明星项目——“高红外吸收室温型铁电薄膜红外探测器结构研究”于近日通过了验收。     

新型室温红外探测器的微电容快速测试系统

新型室温红外探测器对8～14舯红外辐射具有快速灵敏的响应，设计出用于该探测器的微电容测试系统，能够快速灵敏地将探测器输出的电容信号通过C—f、f—V变换电路转换为电压信号，然后由A／D转换电路变为数字信号后传到PC机进行信号处理。给出了硬件电路的实现方法，其采样频率为10kHz，电容信号的分辨率为10fF．这种测试方法也适用于其他微小电容式传感器的快速检测。     

微机械红外热电堆探测器

阐述了微机械红外热电堆探测器的工作机理以及主要结构 ,并用微机械工艺制作得到 4× 4的探测器阵列 ,该制作工艺与标准IC工艺兼容。在获得的探测器阵列中 ,热电堆支撑结构为氧化硅与氮化硅的介质复合膜 ,热电偶材料采用多晶硅与金属。实验得到的芯片尺寸为 8.5mm× 7.0mm。     

基于MEMS技术的气动式红外探测器的计算机模拟

提出了一种可工作于室温环境下、基于MEMS技术的气动式红外探测器,它由束缚于微型腔体内、对特定波段的红外辐射具有吸收作用的气体介质构成.通过气体介质热膨胀引起的弹性薄膜形变,可获得包含红外辐射源信息的信号.建立了符合器件工作机制的物理模型,并通过有限元模型和流体-热-结构耦合模拟获得了微型腔体内气体介质的温度、速度场分布以及弹性薄膜的形变.     

基于非晶硅薄膜晶体管的室温红外探测器

基于非晶硅薄膜晶体管(a-SiHTFT)的沟道电流(Ids)温度特性,提出了一种新型的室温红外探测器(TFT-IRDT),它利用a-SiHTFT作为红外探测敏感元件,读出电路采用差分放大器结构,a-SiHTFT对管作差分输入管.Pspice模拟表明,信号输出与温度变化有较好的线性关系,温度响应灵敏度为4.1mV/K.     

新型室温中远波段红外探测器的关键工艺研究

介绍了一种基于MEMS技术的新型室温中远红外波段硅基电容式红外探测器原理和制作工艺过程，并详细介绍了针对单面光刻机而采用的对准孔双面对准和键合对准技术、浓硼扩散FLPW腐蚀停止技术制备超薄敏感硅膜以及薄膜的疏水处理等关键工艺。还对各环节所遇到的问题和其相应的解决方法进行了详细地阐述。     

非晶硅TFT室温红外探测器的光学特性研究

针对非晶硅薄膜晶体管室温红外探测器的实际结构,提出了两种计算红外吸收率的数学模型,并结合光学导纳矩阵法研究了它的光学特性.对钝化层的结构和材料进行了优化设计,并用在了实际阵列的制作中.     

微机械薄膜低应力工艺及技术的研究

本文研究了硅表面微机械加工薄膜的形成工艺及技术。通过调整各种薄膜生长、掺杂以及退火的条件，得到了较低的薄膜残余应力（ＬＰＣＶＤ多晶硅膜３０ＭＰａ压应力，ＬＰＣＶＤ富硅氮化硅帮ＰＥＣＶＤ氮化硅膜约１００ＭＰａ张应力，Ａｌ膜在３０ＭＰａ范围内由压应力到张应力变化）。另外，采用了复合膜和纹膜技术，用于大幅度地降低薄膜应力，取得了预计的结果。     

关于红外探测器与红外焦平面阵列探测器性能参数描述方法的商榷

对中国国标GB/T 13584与GB/T17444关于红外探测器和红外焦平面阵列探测器噪声和相关性能参量定义方法提出了异议和见解.在国标中关于噪声的定义没有说明背景辐亮度和信号辐照度水平,因此容易导致关于噪声和相关参量的模糊观念.当信号很强时,光子噪声占主导地位,信噪比(SNR)与信号水平不成正比,此时由信噪比导出噪声等效功率(NEP)和D*时应格外小心.当信号很弱时,可以忽略光子噪声,由信噪比导出NEP和D^*就变为很简单.     

微机械技术正面临新突破 一

本文从历史的角度总结了微机械技术的出现，发展的历程，它的发展动力和目前国际上竞相研究的概况。文章以１９９３年召开的第七届国际敏感器与执行器会议的报告为依据，介绍了微机械技术的最新进展与突破。     

一种用于气体检测MEMS电容式红外发光强度探测器

文章提出了一种用于气体检测的MEMS电容式红外发光强度探测器。结合理论推导和仿真分析确定了该探测器的尺寸大小,并对其制作工艺流程做了叙述。它基于气体的红外吸收热效应,借助弹性薄膜的形变将热量变化转变为电容量变化,再经基于运算放大器的电容微传感器检测电路以电压信号输出。将它与环境气室采用MEMS技术一体化,能够得到体积小、精度高和可批量生产的气体检测装置。     

MEMS检波器动态参数及测试方法的研究

实际工程勘探中传感器通称检波器,常规的加速度和速度型传感器的检测量是静态参数,而石油勘探等领域检测的是动态参数,也就是频率和波形。MEMS检波器主要动态参数有:频率响应也称频率范围、失真系数、动态范围。本文主要研究MEMS检波器动态参数及测试方法,通过对地震勘探MEMS检波器进行动态性能分析,介绍频率范围、失真度系数、动态范围的测试方法,实际的测量结果证明了测试方法的正确性和可行性。     

一种新型便携式红酒检测仪

针对市场上常见的"三精一水"红酒造假现象,研制了一种便携式的红酒检测仪,通过检测红酒样品的吸光度在不同pH值条件下的变化,来现场快速判断样品中是否含有人工色素以辨别其真伪。其检测原理是天然色素的最大吸收峰会随着pH值改变而迁移,而人工色素则相对稳定。通过实验确定检测波长为530nm和600nm。本文介绍了该仪器的硬件结构和系统设计。该仪器结构小巧、紧凑,内部无可移动部件,检测速度快,操作简便,能够对市场上常见的勾兑葡萄酒进行检测。     

一种基于MEMS技术的轻小型爆炸物探测器研究

提出了一种基于MEMS技术的爆炸物探测器的检测原理及其制作方法,并研制出该探测器样机.对两种常见固态爆炸物梯恩梯(TNT)和黑索金的探测实验表明,它能够检测出微克量级的爆炸物微粒,检测极限约为1μg.该探测器较适用于对大宗可疑物品进行微克至毫克量级采样后的快速检测.     

新型微机械变形反射镜研究

提出一种新型的静电驱动微机械变形反射镜，研究了静电力驱动的静态模型和动态模型。结果表明，驱动器的变形位移随驱动电压的增加出现稳定的非线性增加和不稳定的“拉入”现象；当变形镜由余弦电压驱动时，平衡位移的响应为2倍频的余弦信号；变形镜驱动电压撤除后驱动器上电极薄板经过17μs回复到驱动前的未变形状态。所得结果对于设计微机械变形镜具有重要意义。     

新型MEMS质量传感器的研究

研究了一种新型MEMS质量传感器的设计、仿真与制造.这种用于流体中微小分子质量检测的MEMS器件,具有高度对称的中空圆盘结构,以谐振的方式工作于简并/解并模态,能在测量时实现对环境波动的自我补偿.器件的中空腔内可以流过被测流体,腔外的真空环境使得圆盘谐振器受到更小的阻尼.利用ANSYS对圆盘在质量吸附前后的模态及频率分裂进行仿真,计算结果显示对质量的测量灵敏度达pg量级.采用MEMS双牺牲层工艺方法成功制作出具有双层结构的空心圆盘谐振器.     

非分光红外瓦斯检测仪的研究

介绍了非分光红外瓦斯气体分析系统的组成与原理,分析了非分光红外瓦斯气体分析系统的放大电路、A／D转换电路和实验数据。