硅鍺-硅多量子阱紅外敏感薄膜材料實驗測試系統(tǒng).pdf

1、微測輻射熱計是基于MEMS技術(shù)的第三代非制冷型紅外探測器，在民用領(lǐng)域和軍事領(lǐng)域內(nèi)都有非常廣泛的應用前景，其中紅外敏感薄膜材料是微測輻射熱計的基礎(chǔ)組成部分。TCR參數(shù)是紅外敏感薄膜材料熱學參數(shù)中的重要指標，它直接決定了該薄膜材料是否適于制作微測輻射熱計像元，而且與像元的響應度，噪聲等效溫差等性能參數(shù)有關(guān)，能夠影響到微測輻射熱計的性能優(yōu)劣。對TCR參數(shù)的測試，一方面可以評估微橋式結(jié)構(gòu)的硅鍺/硅多量子阱薄膜材料樣片的熱學性能，另一方面測試結(jié)果

2、可以為改進硅鍺/硅多量子阱薄膜材料制備工藝提供指導。
　　本文基于硅鍺/硅多量子阱像元陣列的工作原理，熱學結(jié)構(gòu)和材料特性，完成了硅鍺/硅多量子阱紅外敏感薄膜材料實驗測試系統(tǒng)的設(shè)計制作，用于測試真空封裝條件下硅鍺/硅多量子阱薄膜材料微橋式結(jié)構(gòu)樣片的TCR參數(shù)，并分析計算了該薄膜材料樣片的熱容與熱導，評估了薄膜材料樣片的熱學性能。
　　論文首先立足于微測輻射熱計工作原理的分析，建立了脈沖電流驅(qū)動下微橋式結(jié)構(gòu)硅鍺/硅多量子阱敏感像

3、元的數(shù)學模型，進行了實驗測試系統(tǒng)總體設(shè)計方案的論證。
　　其次，依據(jù)系統(tǒng)總體設(shè)計方案，設(shè)計制作了實驗測試系統(tǒng)電路，其包括:像元陣列驅(qū)動電路，像元陣列數(shù)據(jù)采集電路和LabVIEW數(shù)據(jù)處理程序。
　　像元陣列驅(qū)動電路負責提供硅鍺/硅多量子阱像元陣列的脈沖驅(qū)動電流;像元陣列數(shù)據(jù)采集電路包括像元信號調(diào)理電路，ADC電路，F(xiàn)PGA主控制器和USB2.0通信控制器電路等部分，其中以FPGA為控制核心，負責實驗測試系統(tǒng)整體的時序控制;La

4、bVIEW數(shù)據(jù)處理程序包括實驗測試系統(tǒng)中USB2.0通信設(shè)備的驅(qū)動程序，以及硅鍺/硅多量子阱薄膜材料樣片數(shù)據(jù)采集與處理程序。
　　本文最后開展了實驗測試工作。首先對硅鍺/硅多量子阱實驗測試系統(tǒng)進行了性能評估，實驗測試系統(tǒng)的TCR測量精度為1％，滿足TCR參數(shù)測試要求;其次對真空封裝條件下的薄膜材料樣片進行了TCR參數(shù)測試，薄膜材料樣片TCR平均值達到2.24％/℃，然后對薄膜材料樣片熱導和熱容進行了分析計算，評估了薄膜材料樣片的熱