橫式氣動(dòng)紅外探測器的結(jié)構(gòu)分析與實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究.pdf

1、紅外探測是一種被廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵性技術(shù),紅外探測器作為紅外探測整機(jī)系統(tǒng)的核心部件,有著廣闊的應(yīng)用前景,它已從最初的軍事應(yīng)用逐漸擴(kuò)展到了包括工業(yè)測控,醫(yī)療檢測,防火防災(zāi)等在內(nèi)的更為廣闊的民用領(lǐng)域。隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù),材料,物理等基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展,一些新型的探測器被不斷地開發(fā)出來。以形狀或操作尺度微小為特點(diǎn)的微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)更為紅外探測器的研究開辟了嶄新的領(lǐng)域,帶來了新的發(fā)展契機(jī)。 本論文基于微機(jī)械室溫氣動(dòng)紅外探測器的基本構(gòu)想

2、,它是MEMS技術(shù)與Golay cell紅外探測器的結(jié)合。有所不同的是高萊探測器利用固體吸收,而本探測器采用氣體直接吸收。這也使得我們實(shí)驗(yàn)室的紅外探測器具備了更高的靈敏度和更快的響應(yīng)速度。 本文系統(tǒng)地研究了該器件的結(jié)構(gòu)與性能特性以及制備工藝,特別著重研究了器件的關(guān)鍵構(gòu)件可動(dòng)彈性敏感膜結(jié)構(gòu)的機(jī)械特性。主要內(nèi)容如下： 1.介紹了紅外探測技術(shù),MEMS技術(shù),以及基于MEMS技術(shù)的我們實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)制備的室溫紅外探測器的優(yōu)點(diǎn)；

3、 2.根據(jù)器件的工作原理,分別對(duì)器件的機(jī)械系統(tǒng)和熱力學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了理論研究。機(jī)械系統(tǒng)方面,主要對(duì)決定器件靈敏度的關(guān)鍵構(gòu)件-彈性敏感薄膜進(jìn)行詳盡的理論分析。并首次針對(duì)實(shí)際薄膜的厚度形貌對(duì)其性能進(jìn)行模擬計(jì)算,使得到的結(jié)果更加符合實(shí)際情況。并根據(jù)計(jì)算結(jié)果提出改進(jìn)薄膜性能的方法； 3.運(yùn)用經(jīng)典熱動(dòng)力學(xué)理論,從宏觀唯像的角度建立了描述器件動(dòng)態(tài)行為的熱傳輸模型,基于該模型計(jì)算器件的等效熱容熱導(dǎo)。并基于該模型,系統(tǒng)的討論器件靈敏度、噪聲以及熱