高電光轉(zhuǎn)化效率MEMS紅外光源的制備及其性能研究.pdf

1、紅外光源作為紅外應(yīng)用系統(tǒng)的核心部件，具有作用距離遠(yuǎn)、抗干擾性好、空間分辨率高、可全天候、全天時(shí)工作等特點(diǎn)，在空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)、人員搜索和營救、飛機(jī)降落指引、紅外通信等方面有重要的應(yīng)用價(jià)值。為了滿足紅外應(yīng)用系統(tǒng)小型化和低成本發(fā)展趨勢(shì)的需要，在微尺度下可靠制造性能優(yōu)、體積小的MEMS紅外光源，已成為現(xiàn)階段世界各國紅外技術(shù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。
　　本論文系統(tǒng)地研究了高電光轉(zhuǎn)化效率MEMS紅外光源器件材料調(diào)控、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、仿真分析和制備方法。該光源

2、是基于絕緣體上硅（SOI）基片，利用低壓化學(xué)氣相淀積工藝技術(shù)在基片上生長(zhǎng)0.5μm多晶硅輻射層材料，通過單晶硅反射層濃硼擴(kuò)散以及多晶硅輻射層硼離子注入摻雜改性技術(shù)，實(shí)現(xiàn)光源輻射層良好的電阻加熱和體輻射效應(yīng)。利用ANSYS軟件對(duì)MEMS紅外光源的輻射層進(jìn)行熱電耦合仿真分析。采用深反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)背面刻蝕500μm硅基底材料，實(shí)現(xiàn)光源懸浮薄膜結(jié)構(gòu)的加工制造，極大程度改善了因輻射體部熱容引起的熱積累損傷。通過濺射鋁電極實(shí)現(xiàn)器件電氣互連，完成了

3、高電光轉(zhuǎn)化效率MEMS紅外光源的集成制造。
　　本文對(duì)加工的MEMS紅外光源進(jìn)行性能測(cè)試，I-V特性測(cè)試結(jié)果顯示曲線有較好的線性關(guān)系，光源阻值約為50Ω。對(duì)不同驅(qū)動(dòng)電壓下光源的表面溫度進(jìn)行測(cè)量，在驅(qū)動(dòng)電壓為5.8V時(shí)，光源表面溫度約750K。相對(duì)輻射光譜測(cè)試結(jié)果顯示該光源的紅外光譜波段主要分布在3μm~5μm，中心波長(zhǎng)在3.6μm處。針對(duì)不同距離、不同角度光源進(jìn)行輻射強(qiáng)度測(cè)試，MEMS紅外光源在0~50mm范圍內(nèi)輻射強(qiáng)度衰減較快，