硅鋁結(jié)構(gòu)熱堆紅外探測器.pdf

1、該文介紹了一種采用MEMS技術(shù)制造的封閉式薄膜Si/Al結(jié)構(gòu)紅外熱堆探測器.這種直流響應(yīng)的傳感器特點(diǎn)是低功耗、低成本、可在室溫溫度下工作.熱電堆大小為2.1×2.1mm<'2>,吸收區(qū)面積≤0.9×0.9mm<'2>,由40對硅鋁熱電偶組成.論文主要從設(shè)計(jì)、制作及測試等幾個(gè)方面對熱電堆探測器進(jìn)行研究探討.通過測試實(shí)驗(yàn)測得探測器的響應(yīng)率為15.36V/W,探測率為2.557×10<'7>cmHz<'1/2>W<'-1>,時(shí)間常數(shù)為39.5

2、ms,直流電阻為29.9KΩ.同時(shí),論文對探測器工作狀態(tài)進(jìn)行了比較完整的熱理論分析.由于傳感器接受熱輻射時(shí),熱堆薄膜上熱量無法均勻分布,常用的集總熱容模型分析方法不適用于探測器.采用二維穩(wěn)態(tài)分析方法,比較準(zhǔn)確地得到了傳感器上溫度分布信息.從而優(yōu)化了探測器設(shè)計(jì)參數(shù).實(shí)驗(yàn)證明,器件測試結(jié)果與分析方法得到的結(jié)果吻合.硅鋁結(jié)構(gòu)的薄膜熱電堆采用半導(dǎo)體集成電路工藝和微機(jī)械加工工藝制造.支撐硅膜采用KOH各向異性腐蝕和Si-Si<,3>N<,4>/S

3、iO<,2>自停止腐蝕技術(shù)制備.支撐硅膜厚度大約5000A左右,可以有效地降低器件的熱導(dǎo),而不影響器件電學(xué)特性.冷端和熱堆條上增涂反射層,可以改進(jìn)熱堆品種設(shè)計(jì).反射層通過反射和向環(huán)境傳導(dǎo)冷端吸收的熱量,降低和穩(wěn)定冷端溫度.該設(shè)計(jì)有效地增大了器件的性能參數(shù),改善系統(tǒng)的抗干擾能力.論文通過實(shí)驗(yàn)證明該設(shè)計(jì)的合理性和可行性.制備質(zhì)量好,性能高的支撐硅膜對器件有重要的意義.常用的SiO<,2>薄膜不可避免的會(huì)產(chǎn)生很大內(nèi)應(yīng)力.當(dāng)二氧化硅與濃硼摻雜的