1、非致冷紅外探測器/微測輻射熱計作為屬于第三代的基于微機電系統(tǒng)MEMS技術的紅外探測器,由于具有體積小、重量輕、功耗低、易攜帶、非致冷等優(yōu)點,在工業(yè)、農業(yè)、國防、醫(yī)療、交通、環(huán)境保護等諸多領域具有非常廣泛的應用前景。提高微測輻射熱計的靈敏度和探測性能是從事這一領域的研究者一致努力追求的目標。本論文從微測輻射熱計的工作原理、結構設計、仿真分析、材料制備、器件制作和性能測試等方面展開了一系列比較深入的研究。通過制備具有高電阻溫度系數(shù)(TCR)

2、的氧化釩薄膜、摻氮氧化釩薄膜和黑金吸收層并利用微加工技術手段分別將它們集成在探測器上,提高了微測輻射熱計的性能。主要研究內容和成果綜述如下:
　　(1)探索和發(fā)現(xiàn)了采用脈沖直流磁控濺射法制備的氧化鎳鉻NiCr2O4薄膜所具有的電學特性和光學特性。該條件下制備的NiCr2O4材料特性不同于高壓氧化等條件下所制備的材料特性。研究發(fā)現(xiàn),該薄膜在室溫到100攝氏度范圍內具有半導體-絕緣體電學相變特性;在3-5μm高溫紅外波段有很好的紅外吸

3、收效果,具有潛在的紅外市場領域應用價值。
　　(2)開展了氧化釩熱敏薄膜材料和器件研究。采用離子束濺射法制備了在室溫附近具有高TCR氧化釩薄膜。利用掃描電鏡、原子力顯微鏡和X射線衍射等技術手段對該薄膜進行了表面形貌、晶粒尺寸等屬性觀察和分析。設計和制作了基于多孔硅犧牲層的64×2陣列的氧化釩微測輻射熱計。采用薄膜矩陣和有限元方法仿真分析了該探測器的光學、力學、熱學、電學等性能。最后對該探測器進行了系統(tǒng)測試。
　　(3)采用電

4、阻蒸發(fā)方法制備了紅外吸收黑金薄膜。對該薄膜進行了表面形貌研究并對其反射率進行了測試。通過建立黑金鏈狀結構模型與復電介質函數(shù)Drude-Zener模型等效成等效電路,對黑金薄膜材料的光學性質進行了數(shù)值計算。通過對比集成和未集成黑金薄膜的氧化釩微測輻射熱計證實集成該紅外吸收層的探測器具有顯著改善的探測性能的效果。
　　(4)提出在制備過程中引入少量氮氣制備摻氮氧化釩薄膜作為提高 TCR的方法,并且采用脈沖磁控濺射法制備了與微測輻射熱計