锰钴镍氧薄膜热敏型多元红外探测器研制

通过光刻和湿化学腐蚀工艺,成功制作出规格为2×8的多元锰钴镍氧薄膜红外探测器件.测试表明,室温下锰钴镍氧薄膜材料负电阻温度系数达-3.8%K-1.10 Hz调制频率和±15 V电压偏置条件下,线列器件典型探测元黑体响应率为107 V/W,探测率为2×107cmHz1/2/W,8元器件响应不均匀度为5.9%.实验结果表明锰钴镍氧薄膜焦平面器件制备的可行性,有可能作为新型室温全波段探测器件得到应用.     

锰钴镍铜氧薄膜红外探测器制备与性能研究

报道了锰钴镍铜氧薄膜（Mn1.56Co0.96-xNi0.48CuxO4,MCNC,x=0,0.08,0.16,0.24）的红外探测器件的制备过程及器件性能。通过改变掺杂Cu的比例,制作了系列MCNC薄膜材料及红外探测器件。实验结果表明,对于一定厚度及尺寸的薄膜器件,铜的掺入能显著减小器件的阻值及器件噪声,弥补了负温度系数的减小的缺点。器件时间常数约为20~40ms。掺铜量为0.24的薄膜器件的探测率为0.83107cmHz1/2W-1,相比同样规格的锰钴镍器件提高了约130%。此外,对于MCNC薄膜器件的老化现象进行了初步探讨。     

具有绝热结构的高性能锰钴镍氧热敏探测器的制备及特性研究

通过湿法腐蚀工艺成功制备了具有绝热结构的锰钴镍氧(MCNO)热敏电阻探测器.测试表明,绝热结构使得热敏探测器的热导大幅降低,在真空环境下仅为没有绝热结构器件的1/20,典型热导率值为1.37 mW/K.通过V-I测试并结合理论曲线拟合发现,MCNO薄膜材料的热导率随温度增高而减小.绝热结构使得MCNO热敏探测器的响应率大幅提高,在30 Hz调制频率、36V偏置电压下,响应率典型值为50.5 V/W,是没有绝热结构器件的10倍.实验验证了在MCNO薄膜材料上制作绝热结构热敏探测器的可能性,为制作新型室温全波段高性能红外探测器奠定了基础.     

红外浸没探测器有效通光口径计算

给出了浸没探测器的有效通光口径计算式,包括透镜折射率n_1小于等于浸没介质折射率n_2(n_1≤n_2))和透镜折射率n_1大于浸没介质折射率n_2(n_1>n_2)两种情形。     

光学浸没型双色HgCdTe光导探测器

本文利用光学浸没原理以及叠层双色探测器工作原理,研制出浸没型3μm～5μm,8μm～12μm双色HgCdTe光导探测器.3μm～5μm探测器峰值探测率可达10~(11)cmHz~(1/2)/W;8μm～14μm探测器峰值探测率达7.0×10~(10)cmHz~(1/2)W.峰值响应率可达10~3V/W.     

浸没式光刻技术

综合叙述了浸没式光刻技术的基本工作原理和相对于157nm干式光刻技术的优势,简要介绍了当前的研发动态并对其具体实现的问题进行探讨。     

数据中心浸没式液冷技术研究

伴随数据中心的高速发展,快速增长的能耗成为数据中心产业发展中不容忽视的问题。“双碳”背景下,国家政策的引导和未来监管成为数据中心节能降耗的强劲驱动力。如何降低数据中心PUE,提升能效,已经成为行业的重点和难题。浸没式液冷技术采用液体冷却,在冷却效率上较传统冷却方式优势明显。本文围绕浸没式液冷技术展开研究,介绍了浸没式液冷技术提出的背景,相对传统冷却技术的优势,单相和双相浸没式液冷的技术要点,商业化进展以及浸没式液冷技术在未来应用中面临的问题与挑战。     

浸没式光刻技术的研究进展

浸没式光刻技术是将某种液体充满投影物镜最后一个透镜的下表面与硅片之间来增加系统的数值孔径,可以将193nm光刻延伸到45nm节点以下。阐述了浸没式光刻技术的原理,讨论了液体浸没带来的问题,最后介绍了浸没式光刻机的研发进展。     

浸没式ArF曝光过程中液体热性能分析

浸没式ArF曝光系统在最后一面物镜和晶圆之间引入液体作为成像介质.曝光过程中,液体存在热分布变化,并引起液体折射率的改变,导致光刻性能下降,因此,有必要确定液体热分布变化的情况.应用有限元方法,建立二维模型,分析液体在不同进口压强下的温度分布,同时分析液体流入方向与晶圆移动方向异同情况下的液体温度分布.在此基础上,分析了晶圆上残留热量对液体热分布变化的影响.结果表明,不考虑晶圆残留热量,温度升高的最大值在0.15 K左右,温升厚度最大可达到0.4 mm;考虑晶圆残留热量的影响,温度升高最大值增加0.02 K左右,温升厚度最大可达到0.45 mm.     

193 nm浸没式光刻材料的研究进展

介绍了193 nm浸没式光刻技术的兴起和面临的挑战.在所涉及的材料方面,对第一代、第二代及第三代的浸没液体进行了介绍,对顶部涂料的类型及其应用进行了归纳概述.并对顶部涂料存在的问题进行了阐述.对光刻胶材料中涉及的产酸剂、主体树脂及光刻胶应用方面进行了综述,并重点描述了无须顶部涂层的光刻胶,最后对193 nm浸没式光刻材料发展趋势作了展望.     

薄膜红外探测器的研究

介绍了薄膜热电偶探测器的研究,讨论了薄膜热电偶探测器的结构对探测器响应特性的影响.     

退火对Mn-Co-Ni-O薄膜器件性能的影响

采用磁控溅射法制备了厚度为6.5μm的Mn_(1.95)Co_(0.77)Ni_(0.28)O_4组分的薄膜材料,把材料分别在400℃,500℃,600℃,700℃,800℃下进行后退火处理.结果表明,室温下的负电阻温度系数α295值随退火温度增加先增大后减小,而电阻率ρ_(295)则是随退火温度增加逐渐减小的;在相同频率下,500℃退火样品的归一化噪声谱密度(S_V·V_R/V~2)最小,700℃退火样品的归一化噪声谱密度最大.退火温度越高会造成越多的晶体缺陷,从而降低有效导热系数、增大时间常数τ和器件噪声.     

铁电薄膜非制冷红外探测器的技术发展

介绍了课题组在铁电薄膜的制备、特性研究以及非制冷红外探测技术方面的研究结果。研究获得了几种控制铁电薄膜微结构(如晶粒尺寸、晶粒形状、Ba_1-xSr_xTiO₃(BST)和PbZr_xTi_1-xO₃ (PZT)铁电薄膜的择优取向生长等)的新技术;研制出具有高度自极化特性的0.7Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.3PbTiO₃ (PMNT)弛豫铁电薄膜;探索了一种具有将红外转化为可见光机制的新型光读出方式;发明了PZT薄膜的低温(400 °C)生长方法。此外,还介绍了256×1线列铁电薄膜非制冷红外探测器的研制及部分成像结果。     

用于高灵敏度红外探测器的超薄硅膜的研制

超薄、平整的硅膜对于制作高灵敏度红外探测器是非常重要的。这种超薄硅膜的各向异性腐蚀技术，包括有机溶液EPW和无机溶液KoH及KoH IPA(异丙醇)。从腐蚀速率、腐蚀表面质量、腐蚀停特性、腐蚀边缘形貌及腐蚀工艺的角度分析比较了两种腐蚀系统，分别制作出了约1μm厚的平整超薄硅膜，并研究了不同掩膜材料在腐蚀液中的抗蚀性，为高灵敏度红外探测器的制作奠定了工艺基础。     

红外探测器滤光膜的研究与制备

为满足红外探测器在1.064 m和3~5 m双波段透射,在1.2~2.8 m波段反射,可适应复杂的环境条件、具有高稳定性和可靠性等要求,依据薄膜的设计理论,选择合理的膜系设计方法,借助TFC膜系设计软件对膜系结构进行优化设计。并采用电子束真空蒸发和离子辅助沉积技术,在蓝宝石晶体基底上镀制红外多波段滤光膜。同时对所使用的薄膜材料的光学、物理、化学和机械特性进行分析与研究。通过反复试验,优化工艺参数,使多波段滤光膜得以实现。对所制得的薄膜进行测试,基本满足红外探测器的使用要求。     

光导型InAsSb红外探测器的研制

针对室温（293 K）条件下使用要求,采用InAsSb单晶材料加浸没透镜制作成2～9μm波段高灵敏度光导型InAsSb红外探测器。实测光谱响应值出现在1.656 5～8.989μm。在光谱响应波段范围内,最大响应度值为对比组C2、C3组。初步实现了室温（293 K）使用要求,响应光谱2～9μm波段光导型InAsSb红外探测器设计目的。     

基于纳米多晶硅薄膜晶体管分裂漏MAGFET制作和特性

A split-drain magnetic field-effect transistor （MAGFET） based on a nano-polysilicon thin film transistor （TFT） is proposed, which contains one source, two drains and one gate. The sensor chips were fabricated on （100） high resistivity silicon substrate by CMOS technology. When drain-source voltage equals 5.0 V and length and width ratio of the TFT channel is 80 μm/160 μm, the current and voltage magnetic sensitivities of the split-drain MAGFET based on the TFT are 0.018 mA/T and 55 mV/T, respectively. Through adopting nano-polysilicon thin films and nano-polysilicon thin films/high resistivity silicon heterojunction interfaces as the magnetic sensing layers, it is possible to realize detection of the external magnetic field. The test results show that magnetic sensitivity of the split-drain MAGFET can be improved significantly.     

室温InAsSb长波红外探测器的研制

用熔体外延法(ME)生长出厚度达到100μm的InAsSb外延层,截止波长进入8～12μm波段。测量结果表明,InAsSb材料具有良好的单晶取向和结晶质量,位错密度达到104cm-2量级。室温下,霍尔测量得到的载流子浓度为1～3×1016cm-3,电子迁移率大于5×104cm2/Vs。用此材料制得了2～9μm波段的高灵敏度In-AsSb室温红外探测器。该探测器为浸没型光导元件,安装了镀有SiO或ZnS增透膜的单晶Si光学透镜。在黑体温度为500K、黑体调制频率为800 Hz和外加偏置电流为10 mA的测试条件下,测得293K下该探测器的最高黑体响应度达到168V/W,黑体探测率为2～6×108cm·Hz1/2·W-1,峰值探测率大于1×109cm·Hz1/2·W-1。     

离子源辅助红外探测器窗口减反膜的制备

硫化锌(ZnS)作为红外探测器窗口广泛地应用于红外技术中,为了提高ZnS在7~12 μm 使用波段的光学透过率和机械强度,选择YF₃和YbF₃两种红外低折射率膜料分别与ZnS进行匹配,设计并在离子源的辅助下制备出了两种该波段的红外减反膜,并进行了性能的对比。结果显示两种膜系在要求范围内都达到了平均90%的光学透过率,但是YF₃-ZnS减反膜的机械强度相比YbF₃-ZnS减反膜较差。     

制冷型红外探测器组件降温性能优化

依据热力学相关原理,对640×512红外焦平面探测器制冷组件的结构进行分析研究,从提高杜瓦内部结构传热速度的角度出发,设计了降温性能优化方案,完成了样品实验验证,组件的降温时间缩短20%以上。