自支撑P(VDF-TrFE)红外探测器

本文中制备了具有自支撑绝热结构的Al/P(VDF/TrFE)/NiCr红外探测器单元,其中NiCr半透明膜作为探测器的上电极和吸收层。实验结果表明：P(VDF/TrFE)薄膜具有很好的铁电性和热释电性,其铁电剩余极化强度和热释电系数分别为7.1 μC/cm2 和27 μC/m2K;探测器单元在500 K温度下的电压响应率和探测率分别为4436 V/W和3.3×108 cmHz1/2W-1;通过对电压响应率随频率变化的实验数据进行拟合,得到探测器单位面积的热导和吸收率分别为2.6×10-3 W/cm2K 和0.1;利用P(VDF-TrFE)探测器单元可对目标物体实现热成像。     

16×16纳米陶瓷/聚合物复合敏感膜热释电面阵研制

用三维集成CMOS工艺研制了 16× 16有机 /无机复合敏感膜红外热释电面阵。用掺钙和镧的钛酸铅 (PCLT)纳米粉粒与聚偏氟乙烯 三氟乙烯 [P(VDF TrFE) ]均匀复合 ,作面阵的敏感膜。用PMOS场效应管作热释电元件的阻抗转换 ,用双 16位移位寄存器作敏感元件信号读出的选址。用 6μm厚的聚烯亚胺薄膜作为热释电面阵与CMOS读出电路间的热隔离。用 4 0nm厚的Ni Cr膜作面阵的上电极及吸收层。测得该面阵单元在 6 0 0Hz下探测率峰值为 2 .6× 10 7cmHz1/2 /W。     

朗缪尔铁电聚合物薄膜的电学特性:高热释电系数和低介电常数

研究了利用朗缪尔技术(LB)生长在柔性基底上的聚偏氟乙烯和三氟乙烯的共聚物(P(VDF-TrFE))薄膜的电学性质.通过测量相对介电常数和热释电系数,发现薄膜在室温1kHz时的优值因子达到1.4 Pa~(-1/2).这表明利用LB技术生长的P(VDF-TrFE)薄膜是热释电探测器的优良候选材料.优值因子的提高可能来源于LB薄膜的良好结晶性和分子链在平面内的高度有序性.     

近场静电纺丝制备P(VDF TrFE)压电纤维

采用近场静电纺丝法制备了P（VDF TrFE）（聚偏氟乙烯PVDF和三氟乙烯TrFE的共聚物）压电纤维,研究了不同的电纺工艺参数对纤维直径和形貌的影响。结果表明,近场静电纺丝法的工艺参数对纤维形貌特征有决定性影响。其中,P（VDF TrFE）电纺溶液的质量浓度对纤维的形成起决定性因素,当P（VDF TrFE）电纺溶液质量比小于12%时,液滴下落过程中溶液中的溶剂挥发速度不够,导致电纺工作时溶液沉积到衬底前无法呈纤维状;在合适的驱动电压范围内,施加的电压越大,纤维直径越细;同样,采集器的移动速度越快,纤维的直径越细;电纺获得的P（VDF TrFE）纤维直径可达（0.7~12） μm。此外,根据P（VDF TrFE）自身的压电特性,给以纤维一定的弯曲形变,测试了电纺丝法制备的P（VDF TrFE）纤维是否产生极化。实验结果表明,原位制备的纤维未能表现出明显的压电性。     

热释电单元探测器的电压响应模拟

采用一维热扩散理论，用Matlab应用软件，模拟了热释电单元传感器的电压响应，比较PET塑料衬底、多孔二氧化硅衬底、悬空结构以及体硅衬底的热传导对探测器性能的影响，并与PCLT／P（VDF－TrFE）热释电单元传感器的实验结果作了比较。     

LB法制备的P(VDF TrFE)共聚物薄膜其光学和电学特性研究

运用郎缪尔布尔吉特法在聚酰亚胺衬底上制备聚偏氟乙烯及三氟乙烯(P(VDFTrFE))共聚物薄膜.不同厚度薄膜的X射线衍射结果表明,薄膜具有良好的结晶特性,取向为（110）.运用波长范围为300~1300nm的椭圆偏振光谱仪对薄膜光学特性进行了表征;运用Cauchy模型对不同角度（θ=75°和85°）测得的Ψ 和 Δ数据进行了拟合.获得了P(VDFTrFE)薄膜的光学参数n, k, α以及薄膜的厚度.另外对薄膜的铁电性质的测量,其剩余极化达到了6.3μC/cm2, 矫顽电场为100MV/cm.介电测量得到了薄膜两个明显的相变,铁电介电相变以及β弛豫.     

热释电探测器中噪声源的理论分析

本文分析了热释电探测器中的噪声源及其对探测器性能的限制作用。推导了一个修正的约翰森-尼奎斯关系式,使之适合于计算介质损耗噪声。本文得出如下结论:1)小电容响应元热释电探测器中,FET产生的介质损耗噪声是主要的噪声源;2)悬于真空中的自由支撑热释电探测器中有一个使NEP达极小值的最佳工作频率。     

塑料薄膜衬底上复合敏感膜热释电传感器的制备

将Sol-Gel法制备的掺钙钛酸镧铅纳米粉粒(PCLT)与聚偏氟乙烯-三氟乙烯(P(VDF-TrFE)均匀复合,作为热释电传感器的敏感膜,比同样制备条件的纯聚偏氟乙烯-三氟乙烯膜的探测优值高约22.4%。并以沉积有35nmITO薄膜的廉价PET塑料为衬底,用旋转涂膜法沉积PCLT/P(VDF-TrFE)复合敏感膜,用Ni-Cr薄膜作上电极,制备了PCLT/P(VDF-TrFE)/PET热释电传感器。PET塑料可有效降低热释电元件的热导,下电极ITO可反射红外辐射,明显提高了传感器的电压响应和降低热释电元件的热噪声。测试结果表明,PCLT/P(VDF-TrFE)/PET热释电传感器的探测率达到3.4×107cmHz1/2W-1,比同样制备条件的体硅衬底传感器高2个数量级以上。     

热释电探测器音频噪声的研究

在室温下测量了LATGS悬空自由支撑结构热释电探测器在1～200kHZ频率范围内的噪声电压频谱,观察到噪声峰结构。进而在室温下测量了LATGS响应元在1～100kHz范围内的介质损耗频谱,发现与噪声峰位置对应的峰结构,峰的位置不随测量时间和外加直流电场的改变而变化。从热释电探测器的噪声理论和热释电状态方程出发,对实验结果进行了讨论。     

铁电复合材料TGS—PVDF的介电和热释电性能的研究

制备了TGS-PVDF铁电复合材料,测量了该材料的介电常数、介质损耗和热释电系数,计算了该材料的热释电优值因子,并初步测试了由该材料制成的热释电探测器的性能。     

自支撑P(VDF-TrFE)红外探测器（英文）

制备了具有自支撑绝热结构的Al/P(VDF-TrFE)/NiCr红外探测器单元,其中NiCr半透明膜作为探测器的上电极和吸收层.实验结果表明:P(VDF-TrFE)薄膜具有很好的铁电性和热释电性,其铁电剩余极化强度和热释电系数分别为7.1μC/cm~2和27μC/m~2K;探测器单元在10 Hz工作频率下对黑体温度500 K的辐射源的电压响应率和探测率分别为1500 V/W和5×10~7 cmHz~(1/2)W~(-1);通过对电压响应率随频率变化的实验数据进行拟合,得到探测器单位面积的热导和吸收率分别为2.5×10~(-3) W/cm~2K和0.1;利用P(VDF-TrFE)探测器单元可对目标物体实现热成像.     

横向热导限制的热释电探测器的噪声等效功率

给出受横向热导温度涨落限制的热释电探测器噪声等效功率的解析表达式,计算分析了横向热导对热释电探测器噪声等效功率的影响,并与已发表的近似结果作了比较.     

热释电探测器的响应率分析

本文引进有效热导纳概念,改进了计算响应率的集总参数方法,使之获得接近热扩散方法的计算精度,从而简化了热释电探测器响应率的计算。本文还给出了对LiTaO_3和LATGS两种热释电探测器的计算结果并给出了LiTaO_3探测器实验结果。理论值与实验值符合得很好。     

热电探测器温度噪声和介质损耗

在理论上和实验上业已证明,热电材料及其环境之间的热导,对其介质损耗测量值有很大影响。介质损耗正切测量值中的这一热的贡献决定于其和环境热交换的情况,比材料本身的损耗正切值,即畴壁运动、缺陷和杂质造成的损耗值要大。在钽酸锂做成的探测器中,己经看到,此热导引起的温度起伏(温度噪声)对归一化探测率(D~*)有影响。     

0.7Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.3PbTiO_3薄膜中自极化效应诱导的稳定热释电系数

采用sol-gel方法在Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上制备了0.7Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.3PbTiO_3,并研究了其铁电和热释电性质.X射线衍射结果表明薄膜具有高度的(111)择优取向.结果显示,在没有任何极化处理情况下,薄膜具有稳定的热释电系数,达到1.58×10~(-8) Ccm~(-2)K~(-1).当极化电场高于3倍薄膜的矫顽电场时,薄膜的热释电系数几乎保持不变.撤掉极化电场后,薄膜的热释电系数在10天后仅仅衰减4%左右,远比PZT薄膜稳定.研究发现不同方向极化处理,薄膜的热释电电流具有非对称性,即正向极化时热释电电流随电场增加而增大,负方向极化处理时,热释电电流随电场增加而减小.这些结果显示0.7Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.3PbTiO_3表现出的优异热释电特性起源于薄膜中的自极化效应.     

热释电探测器性能参数的计算

本文讨论了热释电探测器性能参数的计算.用电磁场理论,分析电极和热电晶体辐射吸收的分布函数;用辐射分布函数,求解热电晶体的温度分布;计算了热释电探测器的响应率和噪声等效功率,并把计算结果与实验结果进行比较.     

低损耗LiTaO_3单晶的介电和热释电性能

用Sawyer电滞电桥测得了室温下LiTaO_3单晶的电滞回线,由此算得自发极化强度P_s=50±25μC/cm~2,矫顽场强E_o=1.8×10~4 V/cm。测量了用提拉法生长的LiTaO_3单晶的介电常数、介电损耗和热释电系数。测量结果表明,LiTaO_3单晶的介电损耗tanδ可以低达3×10~(-4),适用于制作热释电红外探测器。极化条件对热释电系数的影响很大,极化良好的晶体在室温下的热释电系数为2.2×10~(-8)C/cm~2·K。     

金属—介质—金属结构的热释电探测器的红外吸收

本文应用多层介质薄膜的特征矩阵理论,研究了具有金属-介质-金属结构的热释电探测器的红外吸收特性,着重计算了当热释电介质材料具有红外吸收时探测器结构的吸收率。指出,通过优化参数选择,可以采用上述结构制成快速响应的热释电探测器。     

PZT热释电材料F_(RL)-F_(RH)相变对材料性能的影响

本文对不同Zr/Ti掺Bi改性PZT热释电材料的F_(RL)-F_(RH)相变特性进行了研究。根据PZT二元系相图和F_(RL)、F_(RH)相材料的结构,结合实验,阐述了F_(RL)-F_(RH)相变时,热释电系数有较大增加,而介电常数和介质损耗基本不变,这样材料优值因子即有较大程度的提高。因此PZT红外探测器的工作温度处于F_(RL)-F_(RH)相变温度附近时,探测灵敏度亦会有较大的提高。文中列出了4种配方制备的PZT材料的实验结果,与室温时相比,相变时电压优值因子提高30倍,比探测率优值因子提高25倍。     

钽酸锂单晶的损耗角正切

tgδ产生的热噪声是热释电探测器的主要噪声源,降低tgδ以提高热释电器件性能具有重要意义。实际测量的钽酸锂单晶损耗主要有三个来源: 1)本征损耗tgδ_1。它与材料贯穿电阻R_1及极化建立过程有关。测量频率较低时,钽酸