铌酸锂晶片的键合减薄及热释电性能研究

铌酸锂(LN)作为一种热释电材料,可以被用于制作光电探测器敏感单元的敏感层,但通常LN晶片厚度为0.5 mm,远大于光电敏感单元厚度的要求,所以需要用键合减薄及抛光技术对LN晶片进行加工处理。本研究所用键合减薄技术主要包含:RZJ-304光刻胶键合、铣磨、抛光、剥离液剥离和丙酮清洗RZJ-304胶。利用该技术加工得到了面积为10 mm×10 mm,厚度为50μm,表面比较光滑,表面粗糙度为1.63 nm的LN晶片。LN晶片的热释电信号峰峰值在减薄抛光后为176 mV,是未经处理时的4倍,满足了热释电探测器敏感层的要求。     

弱热释电效应黑色铌酸锂、钽酸锂晶体研究

采用化学还原工艺，在CO2与H2混合气氛下对LN和LT晶片分别进行700℃和450℃退火处理，成功地制备了LN和LT黑色晶片。静电位差、光透过率测量结果表明，还原处理后LN和LT晶片的热释电现象基本消失，其光透过率也显著降低。居里温度测试表明，还原处理对晶体的居里温度没有影响。     

掺镁铌酸钾锂晶体的介电性和热释电性

在 10～ 70 0 K温度范围内 ,研究了掺 Mg的铌酸钾锂 (L i3K2 Nb5 O1 5 )单晶的 c、a片的介电温度特性和低温热释电性质 ,测量了在 5× 10 2 ～ 5× 10 8Hz频率范围内介电常数和频率的依赖关系。结果表明 ,除了在 6 2 3 K附近有一铁电 -顺电相变以外 ,在 80 K左右还存在铁电 -铁电相变 ,其介电弛豫频率在 2 5 0 MHz左右。     

铌酸锂晶体热激发光测量

铌酸锂(LiNbO_3)晶体是一种电光性能优良的铁电体,应用较广。它有受热激发发光现象,这种现象不需其它预先激发条件,只要改变晶体温度就发光。这与某些热释电性晶体的行为相同。我们曾对极化铌酸锂单晶所处的周围气氛压强条件与发光光强关系等方面问题进行报道。这里主要报道晶体尺寸不同时的光强比较、发光时晶体温度的测量、热释电流和发光的关系等实验结果,并进行分析。     

铌酸锂和钽酸锂的频率温度系数研究

铌酸锂(LN)和钽酸锂(LT)具有弹光及电光效应,可用于压电振子、压电换能器及压电驱动器,而这些器件受切角对频率温度系数影响大.该文主要研究了一级频率温度系数分别随绕x轴和x轴旋转切角θ1和θ3的变化,且画出了各个切型下,一级频率温度系数随切角变化的曲线图,从而确定了LT晶体的零温度切角和LN的近似零温度切角,对由LT和LN制成的晶体器件的切角选择具有指导意义.     

铌酸锂干法刻蚀的研究进展

概述了近年来国内外对铌酸锂(LN)晶体干法刻蚀技术的研究进展。根据刻蚀原理和特点,现有的LN干法刻蚀技术可分为等离子体刻蚀、激光微加工技术和Ti扩散电化学刻蚀。对各刻蚀方法及其研究进展进行了总结,分析了不同干法刻蚀方法之间的区别和联系,并对各方法中存在的问题进行了探讨。其中等离子体刻蚀技术由于其良好的图形转移特性,得到了最广泛的应用;激光微加工技术在制备光子晶体结构和微光栅结构中具有独特的优势;Ti扩散电化学刻蚀LN为制备大尺寸的LN基结构指明了新的方向。     

铌酸锂晶体的等温退火

铌酸锂(LiNbO_3)晶体有良好的光学性质和较大的非线性系数,可以通过改变温度达到90°相位匹配等,是一种多用途的材料,受到普遍重视和广泛的研究。1968年Lerner等人发表了LiNbO_3固溶体的最高熔点和它的化学式不一致的相图。此后,     

铌酸锂晶体的热膨胀

测量了同成分和掺镁铌酸锂晶体的热膨胀率和热膨胀系数。讨论了实验结果,并用最小二乘法对热膨胀率和热膨胀系数与温度的关系进行了多项式拟合。     

聚焦离子束刻蚀铌酸锂的研究

铌酸锂物理性能稳定,电光、声光及非线性光学效应优异,是集成光学器件中重要的光学材料。然而,目前铌酸锂材料的加工工艺无法满足复杂且小型化的集成光路发展需求。聚焦离子束(FIB)是一种无掩膜、高精度的加工技术,但同时会引入离子注入和材料表面非晶化等损伤。研究了FIB离子剂量对铌酸锂刻蚀深度及表面粗糙度的影响,在离子剂量大于0.25 nC·μm~(-2)条件下实现了亚纳米表面粗糙度的刻蚀。通过采用共聚焦喇曼光谱法表征FIB刻蚀前后铌酸锂喇曼光谱的变化,证明了在离子剂量为0.1～1.0 nC·μm~(-2)下FIB刻蚀对铌酸锂薄膜造成的整体损伤小(喇曼峰展宽的平均变化小于5%),对使用FIB进行精密、可控的铌酸锂结构加工具有重要参考意义。     

热释电探测器外部噪声的研究

研究了ＰＥＣ结构热释电探测器的环境温度变化噪声及机械振动噪声，介绍了两种降低外部噪声的方法，得出了比探测率、环境温度变化产生的噪声与负载电阻的关系，并进行了实验验证；并对双元探测器的一些特性进行了研究。     

四价掺杂铌酸锂晶体

综述了四价掺杂(包括铪和锆)铌酸锂晶体的研究进展.掺铪铌酸锂晶体具有与掺镁铌酸锂晶体相似的抗光折变性能,而掺锆铌酸锂晶体的抗光折变性能远优于掺镁铌酸锂晶体.铪铁双掺与锆铁双掺铌酸锂晶体兼有高光折变灵敏度和高光折变衍射效率的性质.并且在掺杂量超过阈值时,铪离子和锆离子在铌酸锂晶体中都具有接近于1的有效分凝系数.这些实验结果表明,四价掺杂铌酸锂有望成为出色的非线性光学晶体.     

铁电晶体铌酸钾锂的倍频性能研究

用cw-Ti:sapphire激光对不同组成的熔体中生长得到的铌酸钾锂晶体进行了倍频性能研究。实验结果表明,只有当晶体中Li离子含量达到一定值时,铌酸钾锂晶体才具有非线性光学效应;晶体中Li离子含量越高,倍频性能越好,Li2O浓度为26mol％的熔体中生长得到的铌酸钾锂晶体的倍频实验的结果表明,该晶体能对820－960nm的近红外cw-Ti:sapphire激光倍频实现蓝绿光输出,具有较好的倍频性能。     

组分离子浓度对铁电铌酸钾锂晶体Raman光谱的影响

测量了一批不同组分的铌酸钾锂晶体Raman光谱,发现晶体中位于C格位的Li离子浓度对晶体Raman光谱产生了强烈的影响：低Li含量晶体中[NbO6]^7-八面体所对应的3个Raman特征光谱线没有发生峰分裂,在100～400cm^-1范围出现的小峰与C格位Li离子浓度相关;当晶体中Li离子浓度增加时,与v5所对应的Raman峰在散射几何为X（ZY）Z对应的光谱中加宽．v2振动模式在两种散射几何中均出现分裂峰,并在100～400cm^-1范围出现小峰数量增多;当Li离子浓度接近晶体化学组分时,微扰进一步加强,v5所对应峰分裂成3个峰,v1和v2振动模式发生部分分裂,在100～400cm^-1范围小峰更为突出．     

铁电晶体铌酸钾锂的拉曼和FT—IR光谱

用提拉法生长了完整透明的铁电铌酸钾锂晶体 .利用X 射线荧光光谱法测量分析了晶体的组成 .采用X 射线测量了晶体的结构 .用结构完整、组分均匀 ,尺寸为 6× 6× 7(a×b×c)mm3 的晶体样品 ,测量了晶体的拉曼光谱和红外折射光谱 .与其它钨青铜类晶体的晶格振动光谱进行比较 ,铌酸钾锂晶体中对称弯曲振动模式v5在拉曼光谱中分裂为 3个拉曼峰 ,反对称伸缩振动模式v3 和反对称弯曲振动模式v4在红外反射光谱中所对应的峰被加宽 ,v4被轻微分裂 .这表明晶体中这位于C格位的Li离子对晶体中铌氧八面体的拉曼光谱和红外反射光谱有较大的影响     

Pb(Zr0.3Ti0.7)O3热释电薄膜材料研究

利用射频磁控溅射法对0.8Pb(Zr0.3Ti0.7)O3+0.2PbO的陶瓷靶进行溅射,在5英寸的TiOx/Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备出了PZT薄膜.实验表明,PZT薄膜的取向由(111)到(100)的改变可以通过精确控制基片温度来实现.(111)取向的薄膜具有良好的介电、铁电和热释电性能,其剩余极化强度、介电常数、介电损耗、矫顽场和热释电系数分别为20μC/cm2,370,1.5%,130kV/cm和1.1×10-8C/cm2K,该薄膜可望在非制冷红外焦平面探测器阵列中得到应用.     

红外弱光诱导掺铟铁铌酸锂晶体的光折变效应

掺铟铁铌酸锂(In:Fe:LiNbO3)晶体在红外弱光辐照下正常折射率变化量△n可以达到10-4数量级.探讨了光生载流子在漂移、扩散和光生伏打效应三种机制下输运迁移以及空间电荷场的形成过程.研究结果表明,光致折射率变化的机制主要是由光生伏打效应引起,并观察到在正常偏振光辐照下,红外弱光与可见光引起晶体的正常折射率变化分布明显不同.     

热释电型非制冷焦平面热像仪调制斩波器的分析——斩波器与信号读出模式

对阿基米德斩波器及其工作状态进行了模拟，分析了探测器像元的曝光时间、曝光顺序、信号读出及其对后续信号均匀性处理的影响．结果表明：探测器曝光的非均匀性与信号读出模式直接影响后续信号的均匀性处理，阿基米德螺旋线的参数、探测器几何尺寸、斩波器与探测器的相对位置等均影响探测器的曝光顺序和电荷均匀性．在热成像系统总体设计以及电子处理系统设计时，必须综合考虑斩波器各参数的影响。     

LATGS—PVDF热释电复合薄膜研究

研制了ＬＡＴＧＳ－ＰＶＤＦ热释电复合薄膜，测试分析了膜的介电和热释电性能．制膜过程中加极化电场使复合膜中ＬＡＴＧＳ晶粒的内偏场沿极化场取向，达到既具有好的热释电性又不退极化的目的．用这种复合膜研制的热释电探测器的探测率Ｄ＊（５００Ｋ，１０Ｈｚ）高达１．１２×１０８ｃｍ·Ｈｚ１／２·Ｗ－１．     

热释电型红外焦平面阵列成像模拟实验研究

讨论了热释电型红外焦平面阵列成像系统及基本的信号处理，包括信号差分处理、非均匀性校正等，利用自扫描光电二极管列阵（SSPA）对热释电型红外焦平面阵列成像系统进行了模拟实验，获得了满意的图像，为进一步研制热释电型红外焦平面阵列成像系统打下了基础。