硅基PZT 热释电厚膜红外探测器的研制

在(100)单晶Si 衬底上,采用MEMS 工艺和丝网印刷方法制作了锆钛酸铅(PZT)厚膜热释电红外探测器,深入研究了PZT 厚膜材料的制备方法与器件加工工艺。采用四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液腐蚀Si 衬底制备硅杯结构。为防止Pb 和Si 相互扩散,在Pt 底电极与SiO2/ Si 衬底之间通过射频反应溅射制备了Al2O3 薄膜阻挡层。采用丝网印刷在硅杯中制备了30 m 厚的PZT 材料,并用冷等静压技术提高厚膜的致密度,实现了PZT 厚膜在850℃的低温烧结。PZT 厚膜在1 kHz、25℃下的相对介电常数与损耗角正切分别为210 和0.017,动态法测得热释电系数为1.510-8Ccm-2K-1。最后制备了敏感元为3 mm3 mm 的单元红外探测器,使用由斩波器调制的黑体辐射,在调制频率为112.9 Hz 时测得器件的探测率达到最大值7.4107 cmHz1/2W-1。     

基于MEMS工艺的硅基红外辐射源研制

利用微机电系统( MEMS)制造工艺制备出了一种硅基红外辐射源.该辐射源采用单晶硅为衬底,通过直流溅射沉积Pt/Ti薄膜,并利用深反应离子刻蚀与湿法腐蚀工艺制备隔离槽和释放支撑层.研究了支撑层厚度对红外辐射源辐射特性的影响.结果表明,随着支撑层厚度的减小,红外辐射源的调制驱动电压会降低.当支撑层厚度为1μm时,辐射源调...     

PZT厚膜与Si衬底互扩散阻挡层研究

在Pt/Ti/SiO2/Si基片上,利用电泳沉积制备PZT热释电厚膜材料.为防止Pb和Si互扩散,在Pt底电极与SiO2/Si衬底间通过直流磁控溅射制备了TiOx薄膜阻挡层.对具有0、300 nm和500 nm TiOx阻挡层的PZT厚膜材料用SEM和能量色散谱仪(EDS)表征了Pb和Si互扩散情况,用动态热释电系数测量仪测试了热释电系数.结果表明,当TiOx阻挡层为500 nm时,可阻挡Pb和Si互扩散,热释电性能最好.热释电系数p=1.5×10-8 C·cm-2·K-1,相对介电常数εr=170,损耗角正切tanδ=0.02,探测度优值因子Fd=1.05×10-5pa-0.5.     

微桥结构PZT厚膜红外探测器研究

利用KOH溶液腐蚀结合SF6气体干法刻蚀工艺制备了锆钛酸铅(PbZr0.3Ti0.7O3,PZT)厚膜热释电红外探测器,得到了器件Si基背面完全悬空的微桥绝热结构.使用由斩波器调制的黑体辐射,测试了探测器在低频段的电压响应率、噪声等效功率和探测率等参数.结果表明,探测器在调制频率为5.3 Hz时的电压响应率约为4.5×...     

丝网印刷制备大面积多孔PZT热释电厚膜与器件

采用丝网印刷法在氧化铝基片上制备了大面积多孔PbZr0.3Ti0.7O3热释电厚膜与单元红外探测器。通过掺入Li2CO3与Bi2O3作为助烧剂,实现了厚膜在850℃下的低温烧结。通过保持合适的孔隙率,将厚膜的相对介电常数降低至原值的1/5以提高材料优值与探测率。厚膜在1 kHz、25℃下的相对介电常数与损耗角正切分别为94与0.017。测试了厚膜相对介电常数与损耗随温度的变化规律,测得其居里温度为425℃。通过动态法测试得到厚膜的热释电系数为0.9×10-8 Ccm-2K-1。使用由斩波器调制的黑体辐射,测得单元器件在8.5~2 217 Hz的电压响应与噪声,计算出器件的探测率为3.4×107~1.7×108cmHz1/2W-1。