论文部分内容阅读
热释电红外探测器是热探测器的一种,它是利用某些材料的热释电效应探测红外辐射的接收器件,是70年代以来取得重大进展的一种新型热探测器。对热释电红外探测器的研究经历了一个多世纪的时间。由于其价格低、重量轻、光谱响应度宽、响应速度快、室温非制冷、易于成像、性价比高等优点,被广泛用于军事、工业、医疗卫生、空间技术及环境监测等领域,成为当前红外技术领域研究的热点之一。钽酸锂(LT)材料具有高的探测优值、居里温度高达665℃、易加工、材料强度高、厚度容易实现、抵抗外界恶劣环境的影响能力较强、热散失轻等优点是制作热释电红外探测器的理想材料,本文亦选用其作为敏感元材料并针对探测器的制备工艺进行了深入研究,并完成了探测器的制备、壳体的设计及不同频率下的电流响应的测试。在探测器制备工艺上,本文通过比较三种不同的工艺方案选择出一种可行的制备工艺方案。该制备工艺方案主要亮点在于以新型低热导率材料SU-82010胶作为衬底,这样制作的探测器制备工艺简单、机械强度大且性能优越。探测器制备工艺涉及到薄膜工艺、光刻工艺、减薄工艺等三个工艺,并对三个工艺分别进行了深入研究。(1)在薄膜工艺(电极制备)上针对工作气压、溅射功率等工艺参数对薄膜沉积速率的影响进行了实验研究,实验结果表明工作气压对薄膜沉积速率的影响有一个最佳值,利用这个最佳值进行磁控溅射实验可以有效的利用靶材和氩气;而随着溅射功率的增大薄膜沉积速率逐渐增大;(2)在光刻工艺上,应严格控制各个步骤中的工艺参数,这些参数对光刻质量有着直接的影响。经过反复的实验论证获得一组理想的工艺参数;(3)并对在减薄工艺中,对研磨速度、减薄厚度设定值及研磨液磨料体形和粒径对晶片减薄质量的影响进行了一定分析,并对减薄后晶片表面厚度均匀性对探测器性能的影响进行了深入分析。最后设计了探测器封装壳体,并依据实验室现有条件搭建的探测器响应信号测试系统,采取该测试系统测出探测器在伏值一定、频率不同的红外辐射照射下的响应信号的输出曲线,可发现随着频率的增大,输出波形的幅值逐渐减小。造成这个情况的原因有两个:一个是是低通滤波,输入信号频率高,幅值就会下降。另一个原因是钽酸锂晶片面积较大,热容比较大。