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、抗干擾性好、空間分辨率高、可全天候、全天時工作等特點，在空氣質(zhì)量監(jiān)測、人員搜索和營救、飛機降落指引、紅外通信等方面有重要的應(yīng)用價值。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。
　　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、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0.5μm多晶硅輻射層材料，通過單晶硅反射層濃硼擴散以及多晶硅輻射層硼離子注入摻雜改性技術(shù)，實現(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MEMS紅外光源的輻射層進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。
　　本文對加工的MEMS紅外光源進行性能測試，I-V特性測試結(jié)果顯示曲線有較好的線性關(guān)系，光源阻值約為50Ω。對不同驅(qū)動電壓下光源的表面溫度進行測量，在驅(qū)動電壓為5.8V時，光源表面溫度約750K。相對輻射光譜測試結(jié)果顯示該光源的紅外光譜波段主要分布在3μm~5μm，中心波長在3.6μm處。針對不同距離、不同角度光源進行輻射強度測試，MEMS紅外光源在0~50mm范圍內(nèi)輻射強度衰減較快，