论文部分内容阅读
微测辐射热计焦平面是一种十分重要的非致冷焦平面技术,在很多国家都得到了高度重视和发展,而国内对这种焦平面技术的研发相对落后。为自主研发这种非致冷焦平面,论文开展了焦平面设计、制作和测试技术研究,利用现有工艺条件,在国内首次研制出了单片式128×1焦平面。
论文第一章概述了非致冷焦平面国内外发展状况,第二章论述了微测辐射热计探测器的基本原理和工作特性。在此基础上,论文开展了焦平面结构设计研究,讨论了焦平面设计的主要思路和方法,根据具体条件,完成了128×1焦平面列阵的版图设计和CTIA信号读出方案设计。在工艺研究方面,论文着重开展了氧化钒薄膜制备、焦平面微机械加工技术和器件制作等主要研究工作,通过大量的实验,摸索出了一套焦平面制作的工艺。
第四章论述了氧化钒薄膜的制备方法。采用了溅射和退火处理相结合的方法,通过工艺摸索,制备出了电阻温度系数达-2.4%的氧化钒热敏薄膜,并在128×1焦平面的研制中得到成功应用。围绕器件的研制,论文还测量了氧化钒与Ti金属电极的比接触电阻。
第五章论述了焦平面的微机械加工技术。焦平面列阵的微机械加工采用了聚酰亚胺牺牲层、PECVD介质膜和干法刻蚀的技术路线。通过系列实验,摸索出了一套基于非光敏型聚酰亚胺的牺牲层工艺和基于不同PECVD设备的(高频PECVD和双频PECVD)低应力复合介质膜技术。采用这种方法,成功研制出了平整度良好的128×1探测器微桥列阵。
第六章则对器件性能进行了全面测试分析。通过测量敏感元的红外响应特性,得到了器件热导(1×10-6W/℃)、时间常数(12ms)和噪声特性等重要参数。采用不同的焦平面结构和读出方式,分别对两种128×1焦平面的性能进行了测试和分析对比,结果表明脉冲偏置方式和片上CTIA信号积分读出对提高焦平面性能起到了重要作用。单片式128×1焦平面的平均D*达到2.3×108 cmHz1/2/w,但不均匀性高达±25%。结合器件设计和工艺,提出了进一步提高器件性能的途径。