【摘 要】
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红外探测技术广泛应用于军事和民用领域。基于微细加工技术的非制冷红外探测器是红外探测器发展的重要方向之一。传统非制冷红外探测器输出的模拟信号易受外界杂散信号的干扰
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红外探测技术广泛应用于军事和民用领域。基于微细加工技术的非制冷红外探测器是红外探测器发展的重要方向之一。传统非制冷红外探测器输出的模拟信号易受外界杂散信号的干扰。本文研制了一种基于负温度系数多晶硅电阻电热激励/压阻检测微桥谐振器的谐振式红外探测器。探测器输出频率信号,抗干扰能力强,是非制冷红外探测器发展的一个新方向。本文通过对单层与双层薄膜红外吸收特性的计算和Matlab仿真,分析得出增加薄膜厚度与提高消光系数可以提高红外吸收率,基于以上分析以及微桥应力平衡的考虑,选用PECVD法淀积的张应力氮化硅薄膜和热氧化法生长的二氧化硅薄膜作为结构层。论文对微桥结构受红外热辐射时,红外辐射产生的温升以及激励电阻工作时产生的温度场进行了理论计算。通过Ansys有限元分析软件,对激励和检测电阻产生温度分布场进行了仿真。设计了基于MEMS技术的微桥谐振式红外探测器制作工艺流程,对工艺制作过程中的一些关键工艺(如多晶硅电阻的制作、负性光刻胶工艺、PECVD氮化硅材料的特性研究、溅射铝线、铝线保护工艺、引线键合技术等)进行了研究。通过对流片中的经验和教训的不断总结,成功制作出了谐振式红外测器芯片。采用陶瓷管壳和金属管壳对芯片进行封装。通过开环与闭环系统对器件进行了测试,器件对红外辐射的相对响应率可以达到-1.03ppm/μW,实现了红外探测的目的,但与理论值还有一定的差距,主要是由器件尚未得到完美的优化,需要在今后的工作中进一步完善。
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