一种双端排布热电堆结构设计与仿真优化

微机电系统(MEMS)红外热电堆是光谱仪、气体传感器、远程温度传感器等现代信息探测系统的核心工作器件,较高的表面利用率和响应度以及更简易的制备工艺将是未来该类器件制造技术的发展趋势。分别采用热偶条双端对称排布、取消红外吸收区、扩大冷端欧姆接触面积、支撑膜边缘开通绝热槽、充分发挥氮化硅钝化与红外吸收双功能作用等设计理念,对热偶条温差分布进行优化,研究热电堆性能的变化规律。采用ANSYS Workbench有限元分析软件对器件进行仿真发现：当传感器设计尺寸为1.5 mm×1.5 mm×0.3 mm,有效面积为1.21 mm²,绝热槽为1.1 mm×20μm时,双端开槽的热电堆探测器在具备更低制备成本的同时表现出最优性能。通过与普通双端热电堆性能进行仿真对比,发现绝热槽的引入使得探测器输出电压提升88.5%。这为未来温度传感器的设计制造提供了新颖的思路。     

高长宽比金属铝热偶条的制备

金属铝因其与多晶硅具备良好的塞贝克系数差且成本低在红外热电堆中常用作热偶条,热偶条制备在MEMS工艺流程制备中至关重要,其结构形貌对热电堆性能有很大影响。为研究不同制备方法对铝热偶条的形貌及性能影响,本实验采用金属刻蚀工艺、剥离工艺进行热偶条制备,调整溅射功率、光刻胶厚、曝光剂量、超声功率等参数对制备工艺进行优化,通过共聚焦显微镜、扫描电子显微镜及台阶仪表征形貌,半导体分析仪表征电阻值。实验表明：通过ROL-7133负胶,前烘1min30s,曝光剂量85mj/cm2,中烘1min40s,显影48s,采用金属剥离工艺制备得到了宽度3μm,厚度0.4μm的高长宽比金属铝热偶条,且整体形貌良好,器件电阻值符合要求。     

热电堆型激光功率计设计与仿真

针对紫外、可见、红外等激光器输出功率测试需求,提出一种由传热体、吸收层、绝缘层和热电偶构成的热电堆型激光功率计.结合热效应和塞贝克效应理论,采用Solidworks三维设计软件构建不同关键结构尺寸的模型,通过ANSYS Workbench仿真软件建立了热电耦合仿真分析模型,分析关键结构尺寸参数对输出电压以及温度分布的影...