一、硅热电堆探测器件及制作（论文文献综述）
王义华[1]（2021）在《喜火小甲虫的红外感知机制分析及其仿生研究》文中指出喜火小甲虫具有独特的林火感知能力,森林大火的红外辐射和烟雾会吸引喜火小甲虫,一些喜火甲虫可以探测到几十公里外的大型火灾。灰烬小甲虫属于喜火小甲虫的一种,本文通过对灰烬小甲虫红外感知器有限元模型的热学性能分析,初步研究了小甲虫红外感知器可能存在的功能。依据仿生学原理,将喜火小甲虫的优点应用于工程领域。本文以喜火小甲虫为研究对象,主要研究了灰烬小甲虫独特的红外感知器结构,并将其应用于红外探测器设计。本文还依据喜火小甲虫的烟雾感知能力,进行了嗅觉定位气味源的研究。主要研究内容如下:（1）灰烬小甲虫红外感知机制的研究。将其盘状红外感知器简化为红外焦平面阵列（FPA）的有限元模型,然后根据施加在不同端面的恒.定热载荷将有限元模型命名为:模型（Ⅰ）,模型（Ⅱ）和模型（Ⅲ）,其中模型（Ⅱ）为甲虫感知器模型。分别计算了在三个模型上加载单个热辐射载荷和多个热辐射载荷时的温升,分析了三种模型的热学性能,并对三种模型的热成像性能进行了数值模拟。结果表明,构建的甲虫红外感知器模型拥有优秀的红外探测性能,并且感知器模型可以分辨出红外目标的粗略轮廓;（2）基于无基底FPA的热分析。在无基底FPA模型的基础上,通过设置不同的边界条件将其分为三组:有基底FPA模型、小甲虫感知器模型、无基底FPA模型。然后在三组FPA模型的中心施加热载荷,根据仿真结果分析了三组模型的红外探测性能,并计算了三组模型的总热导和热响应时间。结果表明第二组小甲虫感知器模型的隔热性能最佳、总热导最低,并且响应时间在毫秒级别;（3）基于仿生学的单端梁热电堆红外探测器。通过来自灰烬小甲虫的灵感,并针对传统四端梁热电堆红外探测器表面积得不到有效利用的问题,设计了一种体积小、高性能的单端梁热电堆红外探测器。该结构选择氮化硅作为吸收层材料,P/N型多晶硅为热偶条材料。对单端梁、四端梁两种热电堆红外探测器进行了数值分析和有限元模拟仿真。结果表明单端梁热电堆的结构尺寸可以比传统四端梁结构尺寸更小,并保持相对较高的性能参数;（4）基于仿生机制的嗅觉定位研究。通过来自喜火甲虫等动物的灵感,将气体传感器与机器人结合,进行了气味源定位仿真。介绍了不同的气体扩散模型,将Fluent和Matlab结合起来对烟羽的扩散进行了仿真,建立了气味源定位的仿真平台。最后在Matlab中对不同扩散参数σz和σy的高斯气体扩散模型进行了仿真,并使用了简化的进化梯度算法,成功地完成了不同浓度分布环境下的气味源定位。
胡涛[2]（2021）在《新型Mn-Co-Ni-O薄膜探测器的研究》文中研究说明微测辐射热计具有高响应、高集成度和室温探测等特点,目前已经在热成像、卫星遥感、环境监测、夜视、物质检测等红外领域有着广泛的应用。但氧化钒、非晶硅等热敏材料在太赫兹波段吸收系数较小;太赫兹波段的谐振腔加工困难;背景辐射噪声大等问题,一直制约着微测辐射热计在太赫兹和毫米波领域的发展和应用,发展高性能的太赫兹和毫米波微测辐射热计已经是当前的研究热点。另一方面,随着第三代探测技术的快速发展,集成多种探测功能于一体的微测辐射热计也是当前的一个重要发展趋势。例如在太赫兹波段的一些生物分子识别、特征频谱的物质检测等方面,探测器需要具备窄带探测的能力。在材料和组织特性,物体表面粗糙度,以及在复杂环境中进行高对比度探测等方面,探测器需要具备偏振探测的能力;而目前绝大部分的偏振探测都是依赖单独的偏振片,导致器件整体的体积过大,结构复杂而且成本较高。在微测辐射热计上,如果能够集成窄带、偏振、角度选择等探测功能,将极大的扩展微测辐射热计在这些领域的应用前景。近些年,Mn-Co-Ni-O薄膜型探测器,由于其探测材料具备负温度系数大、光谱响应度宽、制备成本低廉、性能稳定等优势,有望发展成为新一代的高响应、低成本、宽波段、高集成化和多功能化的非制冷型微测辐射热计。因为Mn1.56Co0.96Ni0.48O4（MCNO）薄膜在长波红外（8-14μm）及远红外（14-30μm）的波段都有着良好的吸收系数,目前MCNO薄膜探测器已经在地球辐射测量,红外成像等领域有着广泛的应用。但是MCNO薄膜在中波红外（3-6μm）有着极弱的消光系数,直接限制了MCNO薄膜探测器在该波段的应用和发展。针对上述问题,我们将首先在探测元表面引入介质结构层,通过增加MCNO薄膜的吸收,提升MCNO薄膜探测器在中波红外（3-6μm）的性能;紧接着以MCNO薄膜探测器为例,借助等离子激元超表面和天线技术,分别去提升微测辐射热计在太赫兹波段和毫米波波段的性能,同时增加传统微测辐射热计不具备的窄带探测、偏振探测等新功能。论文的主要内容和创新点如下:1.设计并制备了一种基于硅介质结构的MCNO红外增强型探测器。通过在MCNO探测器敏感元表面引入硅介质结构层,作为耦合特定波长电磁波的引导层,将入射光的能量局域在MCNO薄膜内部,达到增强器件中MCNO薄膜吸收的目的,从而增大MCNO薄膜探测器的响应。跟在敏感元表面涂覆黑漆吸收层相比,这种方法更加环保,也更适用于集成度更高的焦平面探测器,避免了黑漆吸收层在像元之间涂覆不均匀的问题;与等离子激元原理的金属人工微结构相比,这种方法可以避免能量耗散在金属材料中,从而更大程度地提升敏感元部分的吸收。通过在MCNO薄膜表面引入了硅介质结构层,器件的响应率由1.31 V/W提升到了1.85V/W,增长了41.22%。有硅介质结构层的器件在500K黑体辐射下室温探测率D*可以达到2.53×106cm·Hz1/2·W-1。2.设计并制备了“11×6”矩形金属孔阵列的高性能且偏振敏感的MCNO太赫兹探测器。利用等离子激元共振方法,来实现MCNO薄膜对特定波长的高效吸收;在室温条件下,对于调制频率为10 Hz的300 GHz太赫兹波,传统的MCNO薄膜探测器的响应率为0.52 V/W,引入吸收结构后的MCNO薄膜探测器的响应率增加了336.53%,达到了2.27V/W,探测率D*可以达到2.19×106cm·Hz1/2·W-1。利用矩形金属孔对波长的敏感性,来实现MCNO薄膜在光谱上的窄带吸收;探测元在300GHz的吸收可以达到54.2%,光谱的品质因子（Q值）可以达到13.64。利用矩形金属孔对入射光的偏振敏感性,实验上偏振消光比可以达到8.44以上。除了能够高效探测太赫兹波之外,我们的器件还增加了传统微测辐射热计不具备的窄带探测能力和较高灵敏度的偏振探测能力,扩展了传统微测辐射热计在这些领域的应用。我们的器件制备过程简单,未来可以用来提升太赫兹焦平面探测器的性能,也可以用在窄带探测与偏振探测等领域。3.设计并制备了一种基于天线耦合效应的高性能且偏振敏感的MCNO毫米波探测器,并成功在敏感元上引入了周期性光栅结构,以达到进一步提高器件响应的目的。当28GHz毫米波入射时,在调制频率为10Hz下,器件的室温响应率可以达到440.2V/W,噪声等效功率NEP为1.3×10-9W·Hz-1/2,探测率D*可以达到6.7×106cm·Hz1/2·W-1。此外,利用天线的极化特性,我们的器件也具有灵敏的偏振探测能力,实验上偏振消光比可以达到24以上。我们提出的新型器件,其构造较为简单,制备过程容易,与现代半导体制造工艺相兼容,未来可以广泛用于提升MCNO焦平面探测器的性能。
尹一鸣[3]（2021）在《锰钴镍氧热敏薄膜材料及非制冷红外探测器件研究》文中研究说明非制冷红外探测器在红外成像、空间科学与技术、生物、医药、环境保护等领域有着广泛应用,发展高性能、宽波段、大规模集成的非制冷红外探测器是近些年的研究热点。过渡金属氧化物Mn-Co-Ni-O薄膜材料具有负电阻温度系数大、光谱响应范围宽、长期稳定性好等优点,适合于制备宽波段响应的高性能非制冷红外探测器。然而,由于材料制备温度过高、器件性能不具优势等原因,Mn-Co-Ni-O薄膜材料尚无法得到广泛应用。本论文针对Mn-Co-Ni-O薄膜材料广泛应用存在的问题开展了相关研究,主要内容和创新点如下:1.研究了后退火对低温制备的Mn1.56Co0.96Ni0.48O4（MCN）薄膜材料微结构、表面形貌和电学性质的影响。采用射频磁控溅射法以相对较低的温度（450℃）制备了MCN薄膜,将薄膜分别在450℃、600℃和750℃条件下退火20分钟。结构与表面形貌表征表明退火对薄膜的结晶性和晶粒尺寸有重要影响。变温电学性质研究结果显示450℃退火的薄膜有最低的电阻率（326Ω·cm）和较大的负电阻温度系数（-3.4%/K）,MCN薄膜材料中的小极化子跳跃电导均符合最近邻跃迁模型。这种低温溅射MCN薄膜的方法与现代硅工艺技术兼容,对发展基于MCN薄膜材料的线列与阵列器件具有重要意义。2.研究了沉积温度对Mn1.56Co0.96Ni0.48O4（MCN）薄膜材料微结构、离子价态分布和电学性质的影响。采用射频磁控溅射法在200℃、400℃和750℃下沉积了Mn1.56Co0.96Ni0.48O4（MCN）薄膜,XRD和SEM结果表明沉积温度对薄膜材料的结晶性和表面形貌具有重要影响,采用XPS谱分析了Mn、Co、Ni元素的价态,确定了不同温度沉积的MCN薄膜材料的离子分布和分子式。Mn3+/Mn4+的比值随沉积温度升高而增大,而在400℃时,Mn3+/Mn4+离子对的浓度最大。变温电学测试表明MCN薄膜的电阻率随沉积温度的升高而下降,所有薄膜材料均具有相近的特征温度和激活能。基于材料的结晶性和XPS结果,我们对MCN薄膜材料电阻率与沉积温度之间的依赖关系进行了分析。这项研究工作深入分析了沉积温度对MCN薄膜材料的影响,对制备高质量MCN薄膜材料具有重要参考意义。3.研究了多种组分Cu和Sc掺杂Mn1.5Co1Ni0.5O4（MCN）薄膜材料用于增强MCN薄膜材料的光电学性能。采用化学溶液法在氧化铝衬底上制备了未掺杂的Mn1.5Co1Ni0.5O4薄膜和Cu、Sc共掺杂的Mn1.5Co1Ni0.25CuxSc0.25-xO4（x=0.05,0.1,0.15）薄膜。研究了薄膜的结晶性、表面形貌、电学输运性质、光学性质和1/f噪声性质。Mn1.5Co1Ni0.25Cu0.15Sc0.1O4薄膜的负电阻温度系数和特征温度高于Mn1.5Co1Ni0.5O4薄膜,而295 K时的电阻率（250Ω·cm）仅为Mn1.5Co1Ni0.5O4薄膜的一半。研究分析了MCN薄膜和掺杂MCN薄膜在0.55-2μm范围内的透射光谱和反射光谱,这些薄膜在测量光谱范围内表现出相似的吸收特性。掺杂MCN薄膜的1/f噪声显着低于MCN薄膜,Mn1.5Co1Ni0.25Cu0.15Sc0.1O4薄膜的（γ/n）0.5/|TCR|值在295 K时为2.3×10-12 cm1.5 K/%,较MCN薄膜低两个数量级。这项研究发现了一种性能优异的热敏薄膜材料,有望应用于高性能非制冷红外探测器。4.超宽波段均匀光谱响应的非制冷红外探测器性能及成像研究。采用射频磁控溅射法在室温下沉积了低电阻率（131Ω·cm）和负电阻温度系数（-3.1%/K）的Mn1.56Co0.96Ni0.48O4（MCN）薄膜,基于MCN薄膜和一种商用有机薄膜实现了一种超宽波段响应的红外探测器,其光谱响应范围为1.3-27μm（SWIR-VLWIR）,光谱响应非均匀性小于5%。同时,设计并制备了MCN线列探测器,器件探测元的平均响应率为260 V W-1,探测率为1×108 Jones,响应时间为9.9ms。利用超宽波段均匀光谱响应的MCN线列探测器进行了“真实”红外成像实验,验证了“真实”红外成像在应用中的显着优势。这项研究结果解决了红外探测器兼具超宽波段和均匀光谱响应的难题,发展了一种具有更高探测率和识别率的成像方法。
朱家旗[4]（2021）在《中远红外探测器的研制及其光电性能研究》文中进行了进一步梳理红外（IR）与太赫兹（THz）探测器在天文、军事与国民经济等领域都有着不可替代的应用价值。虽然IR探测器已有200多年的历史,THz探测器也已发展了几十年,但仍有许多难题亟待攻克,比如:（1）提升探测器的工作温度是IR探测技术发展的重要方向之一。最理想的工作温度是室温,这样既可以降低探测技术的使用成本,又能够减小探测系统的体积与重量,提高其使用便捷性。然而,绝大多数中远红外探测器在室温下的性能不佳,要么响应速度偏慢,要么灵敏度不够高,不能满足先进探测系统的要求;（2）在我国可应用于天文观测领域的IR与THz探测器发展迟缓。阻挡杂质带（BIB）探测器是天文观测（主要指长波、甚长波IR与THz波段）的首选探测器类型,它已被欧美日等国家重点研究了二、三十年,并在多个大型天文项目上得到了重要应用。但在我国,BIB探测器的发展尚处于起步阶段,且几乎所有的科学研究都集中在Si基BIB探测器上,而对Ge基BIB探测器的研究则远远不够。围绕以上两个问题,本论文展开了具有针对性的科学研究工作,主要包括室温IR探测器与低温Ge基BIB探测器的研制,取得了以下几个方面的创新成果:1.基于CdTe/PbTe（111）异质结界面处存在的二维电子气（2DEG）,研制了一种新型的室温中红外（MIR）探测器。该探测器具有非对称结构,在无偏压下就能正常工作。基于异质结界面处独特的能带结构,该探测器的IR响应源于PbTe层的本征跃迁,其响应机制是侧向光伏效应,所以称为侧向光伏型MIR探测器（LPVMIRD）。根据该探测器的工作原理,建立了相应的理论分析模型,借此得到了器件的理论响应特性。该模型可以推广到其它异质结2DEG材料体系的探测器。在实验上,制作了一系列不同结构尺寸的LPVMIRD,并利用它们的响应特性验证了理论模型的可靠性。研制的LPVMIRD响应光谱的截止波长约为4μm,对应于PbTe在室温下的带隙。LPVMIRD在3 μm处的室温探测率最高可达1.3 × 1010 Jones。此外,测量的脉冲激光响应揭示了 LPVMIRD具有极快的响应速度。这种新型的高灵敏度、高响应速度探测器在室温IR探测领域具有应用前景。2.利用向高纯锗（Ge）基底注入硫（S）离子的掺杂方式,研制了 一种新型多色IR探测器,即Ge:S平面型BIB探测器。该探测器的光电流响应谱在20 K时存在三个响应带,其峰值波长分别为1.4μm（带#1）、1.6μm（带#2）和6.5 μm（带#3）,分析表明它们分别来源于Ge价带电子在Γ点与L点的本征跃迁,以及杂质带电子的跃迁。在4 K时,带#2消失,此时带#1与带#3的峰值探测率分别为2.1 × 1011 Jones和1.1 ×1011 Jones。该多色探测器为IR探测器多色化的实现提供了一种新途径。此外,还深入研究了该探测器杂质带响应的两种工作模式,即正向偏压模式（FBM）与反向偏压模式（RBM）。不同模式下,吸收层（AL）和阻挡层（BL）中电场强度分布的不同,导致探测器的最佳偏压与最大峰值光电流也不同。随着BL长度的增大,最大峰值光电流在RBM与FBM下的比值变大,这是因为BL存在少量、但不可忽略的杂质。3.利用离子注入掺杂的方式,研制出了 Ge掺磷（Ge:P）平面型BIB IR/THz探测器。探测器的响应呈现出超宽光谱、多响应带的特点,共存在三个响应带,范围分别是3～4.2μm（MIR 带）、4.2～28μm（IR 带）以及 40～165μm（THz 带）。MIR 和 IR 两个响应带分别源于空位—P原子（V-P）对缺陷带与Ge自间隙缺陷带的响应,THz带则起源于P杂质带响应,三者的峰值探测率分别是2.9 × 1012 Jones（@3.9 μm）、6.8 ×1012 Jones（@16.3 μm）和 9.9 × 1012 Jones（@116 μm）。相比于其它多色（宽波段）IR或THz探测器,该探测器具有明显的高灵敏度优势。这种新型的低成本高灵敏度超宽多响应带探测器在IR与THz探测领域里将可能得到广泛关注及重要应用。此外,还重点研究了探测器的杂质带响应（即THz带）特性随AL与BL长度等结构参数的变化关系。通过测量黑体响应,探索了结构参数对探测器响应特性的影响,并通过计算AL与BL内的场强分布,深入理解了该影响的内在机制。结构参数的优化对于提升BIB探测器的响应特性有重要意义。
余黎静,唐利斌,杨文运,郝群[5]（2021）在《非制冷红外探测器研究进展(特邀)》文中进行了进一步梳理非制冷红外探测器由于无需制冷装置,能够工作在室温状态下,具有成本低、体积小、功耗低等特点,在红外领域得到了广泛的应用。在军事应用方面,非制冷型探测器的应用逐渐进入了之前制冷型探测器的应用范围,大量应用在一些低成本的武器系统,甚至在一些应用领域取代了原来的非制冷型探测器。在民用领域方面,更表现出了其价格和使用方便的优势,在民用车载夜视、安防监控等应用领域引起了广泛的兴趣和关注。文中介绍了Bolometer、热释电、热电堆等几种典型非制冷红外探测器的工作原理,列举了目前已实现商业化应用的主要产品在国内外的情况,着重介绍了目前应用最广泛的Bolometer器件主流产品的像元间距、阵列规格、性能及其封装发展的情况。除了已实现商业化应用的Bolometer、热释电、SOI二极管等探测器等产品,还详细介绍了一些非制冷探测新技术或新型器件:比如超表面在增强某些波段吸收方面的应用,新材料的Bolometer探测器、双材料新型非制冷器件、石墨烯、量子点、纳米线等光电探测技术的研究进展。最后文章还对今后非制冷红外探测器的发展趋势作了预测。
李洋[6]（2020）在《nBn结构的T2SL红外探测器设计与模拟》文中研究表明InAs/GaSbⅡ类超晶格是由InAs、GaSb两种材料交替生长的薄膜组成。电子（空穴）在相邻的量子阱之间隧穿,形成微带。InAs/GaSbⅡ类超晶格中InAs的导带低于GaSb的价带,InAs/GaSb Ⅱ类超晶格的这种能带排列结构使电子和空穴局域在不同的半导体材料内,有效的抑制了俄歇复合。InAs/GaSbⅡ类超晶格覆盖的波段范围广（2-30 μm）、俄歇复合小、电子有效质量大、均匀性好,这些优点使其广泛应用于红外探测。本文的研究工作包括InAs/GaSb Ⅱ类超晶格能带结构、电学和光学特性的计算,InAs/GaSb Ⅱ类超晶格探测器的计算两部分。（1）采用 Lutiingger-Kohn 的 8 × 8k·p模型,计算了 10MLInAs/10MLGaSb超晶格的能带结构等特性。10 ML InAs/10 ML GaSb超晶格的带隙为0.234 eV,截止波长可以达到5.3μm,光吸收系数可以达到2500 cm-1。是一种优良的红外中波红外材料。（2）研究了 InAs/GaSb Ⅱ类超晶格探测器的暗电流特性。设计了中波p-i-n和nBn型InAs/GaSb探测器。通过计算不同掺杂浓度和温度下的暗电流,高温下,探测器的暗电流以扩散电流为主,降低器件接触层的掺杂浓度可以降低暗电流。对于nBn型红外探测器,势垒结构可以抑制器件的隧穿电流和产生复合电流。（3）在120 K温度下,比较了 p-i-n探测器和nBn探测器的性能。p-i-n型探测器的暗电流密度和RA分别为6.62×10-5A/cm2和3.56×104Ω·cm2,量子效率可达29%。nBn探测器的暗电流密度和RA分别为1.90×10-5 Acm-2和6.65×104Ω·cm2,量子效率可达27%。InAs/GaSb探测器在中波波段有着展示处良好的红外探测能力。
远志昊[7]（2020）在《用于多组分气体传感的集成式多通道红外光谱探测器研究》文中进行了进一步梳理红外光谱检测技术因独特的优势被广泛应用于食品检测、环境工程以及生物医学等领域。随着微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System,MEMS）技术的不断成熟,红外探测器作为红外光谱检测系统的核心器件,在探测性能不断提高的同时,逐渐向着高集成度、小型化和多功能化的方向发展。在果蔬储运和保鲜行业,同时探测以乙烯为主的多种气体具有强烈的需求,以便及时掌握和控制果蔬的成熟度,避免果蔬过早成熟或腐烂。针对这种应用需求,本文提出了一种三层结构的集成式多通道红外光谱探测器设计方案,能够对包含乙醇3.5μm、氨气9.7μm和乙烯10.6μm三种气体的吸收波长以及一种参考波长3.9μm在内的四个红外波段进行有效的探测。通过对器件的芯片结构、工艺制备、集成方式与性能测试等内容的研究,取得了一些阶段性结果。具体研究内容如下:（1）从器件的原理出发提出集成式多通道红外光谱探测器的三层芯片结构设计方案,建立了器件的整体模型。分别对顶层光学芯片、中层衬垫芯片与底层探测器芯片进行了结构阐述与相关参数的软件仿真,分析了金属孔洞阵列的窄带滤波特性和超表面结构的聚焦性能,同时对探测器芯片上4个探测单元进行了吸收结构的设计,结果显示探测单元在以上4个波长处的吸收率可以达到90%左右。（2）对所设计的底层探测器芯片、中层衬垫芯片进行了工艺流程设计和工艺参数实验研究,并提出了整体芯片的集成方案。从芯片的掩膜版设计出发详细介绍了芯片的工艺制备流程,并给出了主要工艺步骤的具体参数,实际制作了上述两种芯片。显微观察显示所制备的芯片具备良好的形貌特征,结构与尺寸均符合设计要求。最后对器件整体三层芯片的集成工艺进行了介绍。（3）对底层探测器芯片不同探测单元的红外吸收谱、黑体响应率、噪声与黑体探测率等参数进行了测试。实验测得不同探测单元的黑体响应率达到104V/W,黑体探测率达到108cm·Hz1/2/W量级,且小面积的探测单元灵敏度更高。实现了对探测器芯片性能相关参数的表征,为器件的后续改进设计提供了参考。
陈超湛[8]（2019）在《基于聚酰亚胺和硅基底的微型热式MEMS流量传感器研究》文中认为对流体进行检测和控制在工业生产和日常生活中都至关重要,流速测量的仪器和方法广泛应用于食品、化工和医药等领域。热式流量传感器因为其工作量程大和工作原理简单而被广泛研究和使用。近年来医疗器械和精密化学分析等行业的发展对相关溶液和药液测量和控制的要求越来越高,传统热式流量计器件往往存在精度较低和体积重量大等问题,而热式MEMS流量传感器具有极高测量精度、微型化和加工成本低等特点,使其拥有极高的应用价值和研究意义。本文研究了基于柔性基底聚酰亚胺和刚性基底硅的两种微型热式流量传感器的设计和加工,探索热处理工艺和合金化工艺的工艺参数优化,提高传感器的性能。本文根据热式流量传感器的工作原理建立一维导热微分方程及边界条件,获得数学模型的解析结果对热式流量传感器的工作特性进行描述。基于COMSOL仿真软件分别对二元件热阻型和三元件热电堆流量传感器建立仿真模型,研究其关键尺寸参数对传感器性能的影响。利用微机械加工工艺在聚酰亚胺基底上制作二元件热阻型流量传感器和在硅基底上制作三元件热电堆流量传感器,并对已完成的热式流量传感器分别进行热处理和合金化的工艺参数优化,由实验数据对比得到相对优的热处理和合金化工艺参数。使用控制电路对制作的两种流量传感器进行了初步测试,对聚酰亚胺基底热阻型流量传感器进行了性能测试,对硅基底热电堆流量传感输入恒压电源,验证了热电堆的成功制作。通过数学模型和仿真模型研究了热式流量器的关键尺寸参数对工作性能的影响,并由仿真结果给出较优的参数组合;根据实验结果,350℃保温两小时的热处理工艺能使镍金属薄膜达到良好的性能以及450℃保温两小时的合金化工艺能使重掺杂磷多晶硅和铝金属组成的热电堆满足所需要的合金化要求;通过测试,所制作的柔性基底热阻型流量传感器信号能在所工作范围呈近线性关系和验证热电堆的成功制作。
雷程[9]（2016）在《双端梁MEMS热电堆红外探测器关键技术研究》文中研究指明红外探测技术在军事和民用领域中有着广泛而重要的应用。红外探测技术的核心是红外探测器。热电堆红外探测器是红外探测器中的重要一种,是根据赛贝克效应原理工作的,由于其室温工作非制冷、光谱响应范围宽、无需斩波、成本低、输出电路简单等优势已成为当前红外技术领域的研究热点之一。本论文以红外探测器国内外发展现状为起点,总结分析出当前热电堆红外探测器在结构设计和制备加工工艺方面存在的问题；另以红外辐射理论为切入点,热电堆红外探测器工作原理为手段,深入分析器件的结构和材料组成等相关参数分别对探测器性能的影响；最后基于以上分析和总结提出一种高占空比的MEMS热电堆红外探测器,具体情况如下：（1）针对传统的基于四端梁结构的热电堆红外探测器占空比低的问题,论文提出一种基于双端梁结构的热电堆红外探测器,与传统的基于四端梁结构的探测器相比,基于双端梁结构的探测器器件尺寸可进一步缩小同时保持相对较高的响应率和探测率；（2）建立了基于热导通-电绝缘结构的热电堆红外探测器理论分析模型,从理论角度分析出接触热阻会降低探测器的性能。利用氮化硅（SiNx）材料高热导-电绝缘的特性,在探测器热结与吸收区之间及冷结与热沉之间设计并实现了双热导通结构,提高探测器的性能；（3）论文中的热电堆红外探测器采用氟化氙（XF2）干法各向同性刻蚀技术以形成微绝热腔体结构,然而此技术在过释放时容易导致探测器冷结和输出电极悬空而损坏器件,针对此问题在探测器中设计并实现了一种刻蚀阻挡结构以防止此情况的发生：经过以上努力,最终完成探测器的版图设计和流片加工工作,测试结果显示论文所提出的热电堆红外探测器的响应率和探测率远高于已报道的的基于四端梁结构的探测器,其响应率、探测率和响应时间分别达1151.14 V/W、4.15×108 cm Hz1/2/W、14.46 ms。同时论文对探测器的真空特性和温度响应特性也进行了测试,测试结果显示探测器具有较宽的响应范围和较高的温度响应灵敏度,因此该探测器也可作为真空度和温度传感器使用。此外利用等离子体再聚合技术制备出了不同形貌的纳米纤维森林结构；并探索了基于等离子体再聚合技术制备的黑硅作为红外吸收层材料的可行性,这种方法流程简单,又具有高度的灵活性、可调控性和可重复性,并且还与热电堆红外探测器的加工工艺有着高度的兼容性。
高璇[10]（2013）在《CMOS兼容的微机械热电堆红外探测器的设计》文中认为目前，红外技术广泛应用于民用领域和军事领域，而红外探测器是红外技术中的核心部件之一。热电堆红外探测器是最早发展的一种热红外探测器，由于其具有可以常温下工作、响应波段宽、制作成本低廉等较多优势，发展极为迅速、应用非常广泛。自从微机电系统（MEMS）被发展以来,以MEMS技术为基础的微机械热电堆红外探测器更是凭借其众多优势迅速成为研究热点，但是由于制备工艺存在难度，其实用化的进程还比较缓慢。本论文的研究目的是设计一种制作工艺与CMOS相兼容，拥有优良性能（如较高的电压响应率、较小的噪声等效温差等）的新型微机械热电堆红外探测器结构，并以该结构为基础，设计出一套制备简单、具有可行性的工艺制作流程。本文从提高红外吸收率乃至响应率的角度出发，除了选择合适的材料作为热偶材料及吸收层材料之外，还引入了谐振腔吸收结构；在不影响响应率的情况下，通过减少热偶条对数的方式来降低器件的噪声；利用仿真软件对该器件结构进行了尺寸优化及简单的有限元分析，计算出了优化后的各个性能参数，为后续的工艺制备提供了一定的理论基础。本设计中，构成器件结构的所有材料都是CMOS工艺中经常用到的各种材料，器件的制作方法完全与IC工艺兼容；在进行制备工艺实验时，为了提高器件的流片成功率，首先对一些关键技术进行单项实验，包括：隔离槽刻蚀及填充、隔离槽平坦化、最小线条连接金属的光刻；然后通过对制备工艺进行整合和优化，最终得到一套完整的、制备简单且可行性极高的微小型化热电堆红外探测器的工艺流程。
二、硅热电堆探测器件及制作（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、硅热电堆探测器件及制作（论文提纲范文）
（1）喜火小甲虫的红外感知机制分析及其仿生研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 课题的研究背景和意义 |
| §1.2 相关技术的国内外研究现状 |
| §1.2.1 喜火小甲虫的研究现状 |
| §1.2.2 热电堆红外探测器的研究进展 |
| §1.2.3 嗅觉定位技术的发展现状 |
| §1.3 本文的研究内容与安排 |
| 第二章 理论及技术方法介绍 |
| §2.1 红外辐射理论 |
| §2.2 无基底红外焦平面阵列(FPA)的原理介绍 |
| §2.2.1 红外焦平面阵列(FPA) |
| §2.2.2 无基底FPA原理 |
| §2.3 有限元法及有限元分析应用 |
| §2.3.1 有限元法及有限元分析 |
| §2.3.2 有限元分析软件介绍 |
| §2.3.3 有限元分析方法应用 |
| §2.4 本章小结 |
| 第三章 喜火小甲虫红外感知机制的研究 |
| §3.1 引言 |
| §3.2 灰烬小甲虫的有限元模型与载荷 |
| §3.2.1 模型 |
| §3.2.2 载荷 |
| §3.3 感知器的热学性能有限元分析 |
| §3.3.1 感知细胞分布不均匀的研究 |
| §3.3.2 不同感知单元数目的中心热载荷 |
| §3.3.3 不同边界条件的中心热载荷 |
| §3.3.4 周期性热载荷 |
| §3.3.5 热成像数值模拟 |
| §3.3.6 小甲虫红外感知器的热性能参数 |
| §3.4 基于无基底FPA的热分析 |
| §3.4.1 无基底FPA |
| §3.4.2 无基底FPA中心热载荷 |
| §3.5 本章小结 |
| 第四章 基于仿生学的热电堆红外探测器 |
| §4.1 引言 |
| §4.2 器件的工作原理和相关参数 |
| §4.2.1 工作原理 |
| §4.2.3 相关参数 |
| §4.3 探测器材料的选择 |
| §4.3.1 红外吸收区材料的选择 |
| §4.3.2 热偶区材料的选择 |
| §4.3.3 介质支撑膜层材料选择 |
| §4.4 结构设计与有限元模拟 |
| §4.4.1 结构设计 |
| §4.4.2 热电耦合有限元模拟 |
| §4.5 本章小结 |
| 第五章 基于仿生机制的嗅觉定位研究 |
| §5.1 引言 |
| §5.2 二维烟羽扩散模型仿真 |
| §5.2.1 常用的气体扩散数值计算模型 |
| §5.2.2 Fluent软件介绍 |
| §5.2.3 二维烟羽模拟结果 |
| §5.2.4 气味源定位仿真环境的建立 |
| §5.3 气味源气体扩散模型 |
| §5.3.1 高斯气体扩散模型 |
| §5.3.2 BM模型 |
| §5.3.3 Sutton模型 |
| §5.3.4 高斯扩散模型仿真 |
| §5.4 仿生嗅觉定位算法与仿真 |
| §5.4.1 定位策略 |
| §5.4.2 气体跟踪 |
| §5.4.3 气味源确认 |
| §5.4.4 气味源定位仿真 |
| §5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| §6.1 工作总结和结论 |
| §6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间获得的科研成果 |
（2）新型Mn-Co-Ni-O薄膜探测器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 引言 |
| 1.1 红外辐射与探测技术 |
| 1.2 太赫兹波的性质及探测技术 |
| 1.3 非制冷型微测辐射热计发展现状 |
| 1.3.1 微测辐射热计在红外波段的研究状况 |
| 1.3.2 微测辐射热计在太赫兹波段的研究状况及瓶颈 |
| 1.4 超材料吸波器 |
| 1.5 Mn-Co-Ni-O薄膜材料及器件的研究进展 |
| 1.5.1 Mn-Co-Ni-O薄膜材料的研究 |
| 1.5.2 Mn-Co-Ni-O薄膜探测器研究进展 |
| 1.6 本文的研究内容和意义 |
| 第2章 Mn-Co-Ni-O薄膜及器件的制备、表征和研究方法 |
| 2.1 Mn-Co-Ni-O薄膜材料的制备方法 |
| 2.2 Mn-Co-Ni-O薄膜的研究方法 |
| 2.3 器件性能表征系统 |
| 2.3.1 黑体测试系统 |
| 2.3.2 太赫兹/毫米波响应测试系统 |
| 2.4 评价器件性能的指标 |
| 2.4.1 响应率 |
| 2.4.2 噪声等效功率 |
| 2.4.3 探测率 |
| 2.4.4 响应速度 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于硅介质结构的红外增强型探测器 |
| 3.1 导模共振 |
| 3.2 器件的仿真 |
| 3.2.1 传统薄膜型器件 |
| 3.2.2 基于硅介质结构的薄型探测器 |
| 3.2.3 基于硅介质结构的厚型探测器 |
| 3.3 器件的制备 |
| 3.4 器件的测试 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于矩形金属孔阵列的偏振型太赫兹探测器 |
| 4.1 太赫兹的场增强现象 |
| 4.2 矩形金属孔的结构与特性研究 |
| 4.2.1 矩形金属孔结构设计 |
| 4.2.2 矩形金属孔的几何尺寸对MCNO吸收曲线的影响 |
| 4.2.3 材料参数对MCNO吸收曲线的影响 |
| 4.3 器件的制备 |
| 4.4 器件的性能测试 |
| 4.4.1 器件的响应 |
| 4.4.2 器件的频率选择性 |
| 4.4.3 器件的偏振 |
| 4.4.4 器件的时间常数 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于天线耦合的光栅型毫米波探测器 |
| 5.1 天线概述 |
| 5.2 基于偶极子天线的毫米波器件仿真与研究 |
| 5.3 基于天线耦合的光栅型器件仿真 |
| 5.3.1 光栅型器件 |
| 5.3.2 基于天线耦合的光栅型器件 |
| 5.4 器件的制备 |
| 5.5 器件的测试 |
| 5.5.1 器件的响应 |
| 5.5.2 器件的偏振特性 |
| 5.5.3 器件的时间常数 |
| 5.5.4 毫米波定量探测的特性 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及在学期间发表学术论文与研究成果 |
（3）锰钴镍氧热敏薄膜材料及非制冷红外探测器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 测微辐射热计 |
| 1.3 锰钴镍氧化物材料简介 |
| 1.4 Mn-Co-Ni-O薄膜材料的制备方法 |
| 1.4.1 射频磁控溅射法 |
| 1.4.2 化学溶液沉积法 |
| 1.4.3 脉冲激光沉积法 |
| 1.5 Mn-Co-Ni-O薄膜材料及器件的研究进展 |
| 1.5.1 Mn-Co-Ni-O薄膜材料电学性质研究进展 |
| 1.5.2 Mn-Co-Ni-O薄膜材料光学性质研究进展 |
| 1.5.3 Mn-Co-Ni-O非制冷红外探测器研究进展 |
| 本论文研究内容 |
| 第2章 Mn-Co-Ni-O薄膜材料的制备及表征方法 |
| 2.1 Mn-Co-Ni-O薄膜材料的制备方法 |
| 2.1.1 射频磁控溅射法制备Mn-Co-Ni-O薄膜材料 |
| 2.1.2 化学溶液法制备Mn-Co-Ni-O薄膜材料 |
| 2.2 材料结构、形貌和离子价态表征方法 |
| 2.2.1 X射线衍射 |
| 2.2.2 扫描电子显微镜 |
| 2.2.3 透射电子显微镜 |
| 2.2.4 原子力显微镜 |
| 2.2.5 X射线光电子能谱 |
| 2.3 材料光学与电学性质分析 |
| 2.3.1 傅里叶变换红外光谱分析 |
| 2.3.2 椭圆偏振分析 |
| 2.3.3 变温电学性能测试 |
| 第3章 后退火对射频磁控溅射低温沉积的Mn_(1.56)Co_(0.96)Ni_(0.48)O_4薄膜的微结构及电学性质的影响研究 |
| 3.1 Mn_(1.56)Co_(0.96)Ni_(0.48)O_4 薄膜材料及电学测试样品制备 |
| 3.1.1 射频磁控溅射生长Mn_(1.56)Co_(0.96)Ni_(0.48)O_4 薄膜 |
| 3.1.2 Mn_(1.56)Co_(0.96)Ni_(0.48)O_4电学测试样品制备及测试方法 |
| 3.2 Mn_(1.56)Co_(0.96)Ni_(0.48)O_4 薄膜材料微观结构与形貌表征 |
| 3.3 Mn_(1.56)Co_(0.96)Ni_(0.48)O_4 薄膜材料电学性质 |
| 本章小结 |
| 第4章 沉积温度对磁控溅射制备的Mn_(1.56)Co_(0.96)Ni_(0.48)O_4薄膜的微结构、离子分布及电学性质的影响研究 |
| 4.1 射频磁控溅射制备Mn_(1.56)Co_(0.96)Ni_(0.48)O_4 薄膜 |
| 4.2 Mn_(1.56)Co_(0.96)Ni_(0.48)O_4 薄膜材料晶体结构和形貌表征 |
| 4.3 Mn_(1.56)Co_(0.96)Ni_(0.48)O_4 薄膜材料离子价态和阳离子分布 |
| 4.4 Mn_(1.56)Co_(0.96)Ni_(0.48)O_4 薄膜材料电学性质 |
| 本章小结 |
| 第5章 Cu和 Sc共掺杂增强Mn-Co-Ni-O热敏材料性能研究 |
| 5.1 Mn1.5Co1Ni0.5O4 薄膜和掺杂Mn1.5Co1Ni0.5O4 薄膜制备 |
| 5.2 薄膜材料表征和电学性质测试方法 |
| 5.3 晶体结构和形貌表征 |
| 5.4 Mn_(1.5)Co_1Ni_(0.5)O_4薄膜和掺杂Mn_(1.5)Co_1Ni_(0.5)O_4薄膜的电学输运性质 |
| 5.5 550-2000 nm光谱范围内Mn_(1.5)Co_1Ni_(0.5)O_4薄膜及共掺杂Mn_(1.5)Co_1Ni_(0.5)O_4薄膜的光学性质 |
| 5.6 Mn_(1.5)Co_1Ni_(0.5)O_4薄膜和掺杂Mn_(1.5)Co_1Ni_(0.5)O_4薄膜的1/f噪声性质 |
| 本章小结 |
| 第6章 超宽波段Mn-Co-Ni-O线列探测器及红外成像研究 |
| 6.1 Mn-Co-Ni-O薄膜材料制备 |
| 6.2 室温溅射Mn-Co-Ni-O薄膜材料的微结构及表面形貌表征 |
| 6.3 Mn-Co-Ni-O薄膜和OF的光学与电学性质 |
| 6.4 超宽波段均匀光谱响应的Mn-Co-Ni-O单元探测器 |
| 6.4.1 Mn-Co-Ni-O探测器制备 |
| 6.4.2 Mn-Co-Ni-O探测器光电响应特性分析 |
| 6.4.3 Mn-Co-Ni-O探测器响应光谱研究 |
| 6.5 Mn-Co-Ni-O线列探测器性能表征 |
| 6.6 Mn-Co-Ni-O线列探测器“真实”红外成像 |
| 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（4）中远红外探测器的研制及其光电性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 IR与THz探测器的发展历史 |
| 1.2.1 IR探测器的发展历史 |
| 1.2.2 THz探测器的发展历史 |
| 1.3 探测器的特性参数 |
| 1.3.1 响应率 |
| 1.3.2 噪声 |
| 1.3.3 噪声等效功率 |
| 1.3.4 探测率 |
| 1.3.5 响应时间 |
| 1.3.6 量子效率 |
| 1.3.7 G因子 |
| 1.4 常见的IR和THz探测器类型 |
| 1.4.1 IR光子探测器 |
| 1.4.2 IR热探测器 |
| 1.4.3 THz直接探测型探测器 |
| 1.4.4 THz外差探测型探测器 |
| 1.4.5 基于THz TDS的探测器 |
| 1.5 IR与THz探测器的应用 |
| 1.5.1 IR探测器的应用 |
| 1.5.2 THz探测器的应用 |
| 1.6 本论文的研究目的与内容 |
| 2 主要实验设备和技术 |
| 2.1 器件材料生长(MBE) |
| 2.2 器件加工 |
| 2.2.1 图形化技术(光刻) |
| 2.2.2 掺杂技术 |
| 2.2.3 镀膜技术 |
| 2.2.4 刻蚀技术 |
| 2.3 器件性能表征 |
| 2.3.1 IR光谱仪 |
| 2.3.2 黑体辐射源 |
| 2.3.3 飞秒(脉冲)激光器 |
| 2.3.4 探测器的响应测试装置 |
| 3 基于异质结2DEG的新型室温MIR探测器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 探测器的制作与表征 |
| 3.3 探测器的工作机制与理论模型 |
| 3.4 探测器的响应光谱及理论模型的验证 |
| 3.5 探测器的脉冲激光响应 |
| 3.6 入射光功率和工作温度对探测器响应的影响 |
| 3.7 结论 |
| 4 Ge基多色IR BIB探测器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Ge基BIB探测器的制作与表征 |
| 4.3 Ge基BIB探测器的多色响应特性 |
| 4.3.1 多色响应的光电流谱 |
| 4.3.2 黑体响应与暗电流特性 |
| 4.3.3 各响应带的探测率 |
| 4.4 Ge基BIB探测器的杂质带响应研究 |
| 4.4.1 杂质带响应的光电流谱比较 |
| 4.4.2 两种工作模式对杂质带响应的影响机制 |
| 4.5 结论 |
| 5 Ge基IR至THz波段的超宽多响应带探测器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 探测器的制作与表征 |
| 5.3 超宽多带IR/THz的响应特性 |
| 5.3.1 超宽多带的响应光谱及其机制 |
| 5.3.2 各响应带的探测率 |
| 5.4 结构参数对BIB THz探测器响应特性的影响 |
| 5.4.1 结构参数对黑体响应特性的影响 |
| 5.4.2 结构参数对响应特性的影响机制 |
| 5.5 结论 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本论文工作总结 |
| 6.2 今后工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
（6）nBn结构的T2SL红外探测器设计与模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 黑体辐射定律 |
| 1.2 红外探测技术简介 |
| 1.3 红外探测器分类 |
| 1.3.1 热探测器 |
| 1.3.2 光子探测器 |
| 1.4 红外探测器的性能指标 |
| 1.4.1 截止波长 |
| 1.4.2 电流响应度和电压响应度 |
| 1.4.3 探测率 |
| 1.4.4 量子效率 |
| 1.4.5 动态阻抗与探测面积乘积 |
| 1.5 InAs/GaSb Ⅱ类超晶格探测器 |
| 1.6 本文的主要工作 |
| 第二章 Ⅱ类超晶格探测器的发展及研究现状 |
| 2.1 Ⅱ类超晶格的研究背景 |
| 2.2 Ⅱ类超晶格的能带计算方法 |
| 2.3 国外研究现状 |
| 2.4 国内研究现状 |
| 第三章 InAs/GaSb Ⅱ类超晶格探测器的能带结构计算 |
| 3.1 8×8 k·p理论模型 |
| 3.1.1 k·p模型简介 |
| 3.1.2 Kane模型 |
| 3.1.3 Luttinger-Kohn模型 |
| 3.2 计算结果与讨论 |
| 第四章 nBn型InAs/GaSb探测器器件仿真 |
| 4.1 暗电流模型 |
| 4.1.1 扩散电流 |
| 4.1.2 产生复合电流 |
| 4.1.3 直接隧穿电流 |
| 4.1.4 缺陷辅助隧穿电流 |
| 4.2 器件结构设计 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 p-i-n红外探测器 |
| 4.3.2 nBn型探测器 |
| 4.3.3 p-i-n和nBn探测器的对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（7）用于多组分气体传感的集成式多通道红外光谱探测器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 本文的研究背景 |
| 1.2 集成式探测器国内外研究进展 |
| 1.3 本文主要研究工作 |
| 2 集成式多通道红外光谱探测器结构设计 |
| 2.1 探测器整体结构设计 |
| 2.2 顶层光学芯片 |
| 2.3 中层衬垫芯片 |
| 2.4 底层探测器芯片 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 探测器芯片的工艺制备 |
| 3.1 探测器芯片的掩膜版设计 |
| 3.2 芯片制备流程 |
| 3.3 主要工艺步骤 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 衬垫芯片的制备与器件集成工艺 |
| 4.1 衬垫芯片的掩膜版设计 |
| 4.2 衬垫芯片的制备 |
| 4.3 器件集成工艺 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 实验测试与测试结果分析 |
| 5.1 显微傅里叶红外光谱测试 |
| 5.2 黑体响应率测试 |
| 5.3 黑体探测率测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（8）基于聚酰亚胺和硅基底的微型热式MEMS流量传感器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 课题背景 |
| 1.1.2 热式流量传感器的分类 |
| 1.2 国内外发展现状 |
| 1.2.1 微机电系统 |
| 1.2.2 国内外发展现状 |
| 1.2.3 热阻式流量传感器 |
| 1.2.4 热电偶结构流量传感器 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 热式MEMS流量传感器的数学模型及仿真 |
| 2.1 热式流量传感器的原理 |
| 2.2 热式流量传感器数学模型 |
| 2.3 柔性基底的二元件热式流量传感器三维模型仿真 |
| 2.3.1 加热元件宽度(D)的影响 |
| 2.3.2 加热元件与测温元件距离(D1)的影响 |
| 2.3.3 测温元件宽度(D2)的影响 |
| 2.3.4 柔性基底热阻型流量传感器的工作性能 |
| 2.4 刚性基底的三元件热式流量传感器二维模型仿真 |
| 2.4.1 模型验证 |
| 2.4.2 模型的尺寸参数分析 |
| 2.4.3 热电堆热点与加热元件距离(D)的影响 |
| 2.4.4 基底厚度(h)的影响 |
| 2.4.5 微流道高度(H)的影响 |
| 2.4.6 刚性基底热电堆流量传感器的工作特性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 热式MEMS流量传感器的制造 |
| 3.1 聚酰亚胺流量传感器的制作工艺 |
| 3.1.1 聚酰亚胺的选取与前处理 |
| 3.1.2 聚酰亚胺流量传感器的制作 |
| 3.2 硅基底热电堆流量传感器的制作工艺 |
| 3.2.1 重掺杂多晶硅电阻的制作方法 |
| 3.2.2 硅基底热电堆流量传感器的制作 |
| 3.3 热处理改善镍金属薄膜性能 |
| 3.3.1 镍金属薄膜的电阻温度系数 |
| 3.3.2 镍金属薄膜的热处理 |
| 3.3.3 镍金属薄膜的表征 |
| 3.4 合金化及多晶硅电阻性能 |
| 3.4.1 热电堆的合金化处理 |
| 3.4.2 合金化处理对多晶硅电阻的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 热式MEMS流量传感器的测试 |
| 4.1 测试原理 |
| 4.2 测量电路及控制算法 |
| 4.3 传感器测试 |
| 4.3.1 聚酰亚胺基底热阻型流量传感器的测试 |
| 4.3.2 硅基底热电堆流量传感器的测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（9）双端梁MEMS热电堆红外探测器关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1. 绪论 |
| 1.0 红外技术 |
| 1.1 红外探测器的发展史 |
| 1.2 红外探测器的分类 |
| 1.2.1 光子探测器 |
| 1.2.2 热探测器 |
| 1.3 热电堆红外探测器 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 论文工作安排及创新点 |
| 1.4.1 论文主要工作安排 |
| 1.4.2 论文创新点 |
| 1.5 本章小结 |
| 2. 热电堆红外探测器材料选择和结构设计 |
| 2.1 红外辐射理论 |
| 2.2 热电堆红外探测器工作原理 |
| 2.2.1 赛贝克效应 |
| 2.2.2 热电堆红外探测器的性能参数 |
| 2.3 热电堆红外探测器材料选择 |
| 2.3.1 热偶材料选择 |
| 2.3.2 介质支撑膜层材料选择 |
| 2.3.3 吸收层材料选择 |
| 2.4 热电堆红外探测器结构设计 |
| 2.4.1 热电堆红外探测器的结构分类 |
| 2.4.2 双端梁结构的研究 |
| 2.4.3 基于热导通-电绝缘结构的热电堆探测器理论模型的研究 |
| 2.4.4 双层热偶结构的研究 |
| 2.5 热电堆红外探测器性能参数理论计算与热稳态仿真 |
| 2.5.1 热电堆红外探测器性能参数理论计算 |
| 2.5.2 热电堆红外探测器性能参数热稳态仿真 |
| 2.6 本章小结 |
| 3. 热电堆红外探测器工艺设计与加工 |
| 3.1 热电堆红外探测器关键工艺研究 |
| 3.1.1 深槽工艺研究 |
| 3.1.2 热偶条图形化光刻工艺 |
| 3.1.3 离子注入工艺 |
| 3.2 热电堆红外探测器工艺设计与加工 |
| 3.2.1 热电堆红外探测器制备工艺流程 |
| 3.2.2 热电堆红外探测器的版图设计 |
| 3.2.3 热电堆红外探测器的加工与制作 |
| 3.3 本章小结 |
| 4. 热电堆红外探测器的性能测试 |
| 4.1 热电堆红外探测器红外辐射响应特性测试 |
| 4.1.1 红外辐射测试系统的搭建 |
| 4.1.2 红外辐射特性测试 |
| 4.1.3 热电堆红外探测器性能参数计算与分析 |
| 4.2 热电堆红外探测器真空响应特性测试 |
| 4.2.1 测试系统的搭建 |
| 4.2.2 热电堆红外探测器真空特性测试及分析 |
| 4.3 温度响应特性测试 |
| 4.4 本章总结 |
| 5. 热电堆红外探测器吸收层材料新型制备工艺探索研究 |
| 5.1 国内外现状分析 |
| 5.2 基于等离子体再聚合技术制备黑硅结构的研究 |
| 5.2.1 基于等离子体再聚合机理的纳米纤维森林结构制备方法 |
| 5.2.2 等离子体再聚合技术的机理研究 |
| 5.2.3 基于等离子体再聚合机理的黑硅结构制备方法 |
| 5.3 基于等离子体再聚合机理的黑硅结构的光学仿真和测试 |
| 5.4 本章总结 |
| 6. 总结与展望 |
| 6.1 研究工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间发表的论文 |
| 致谢 |
（10）CMOS兼容的微机械热电堆红外探测器的设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 红外技术及红外探测器技术 |
| 1.1.1 红外技术 |
| 1.1.2 红外探测器 |
| 1.2 热电堆红外探测器 |
| 1.3 微机械热电堆红外探测器 |
| 1.3.1 MEMS |
| 1.3.2 CMOS |
| 1.3.3 CMOS 兼容的微机械热电堆红外探测器 |
| 1.4 研究内容及意义 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 微机械热电堆红外探测器的设计 |
| 2.1 微机械热电堆红外探测器的工作原理 |
| 2.1.1 塞贝克效应 |
| 2.1.2 工作原理 |
| 2.2 微机械热电堆红外探测器的性能参数 |
| 2.3 微机械热电堆红外探测器的材料选择 |
| 2.3.1 热偶条 |
| 2.3.2 吸收层 |
| 2.4 微机械热电堆红外探测器的结构设计 |
| 2.4.1 微机械热电堆红外探测器的结构类型 |
| 2.4.2 共振腔吸收结构 |
| 2.4.3 微机械热电堆红外探测器的结构 |
| 2.5 微机械热电堆红外探测器的尺寸优化与有限元分析 |
| 2.5.1 尺寸优化 |
| 2.5.2 有限元分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 微机械热电堆红外探测器的工艺流程与制作 |
| 3.1 微机械热电堆红外探测器的版图设计 |
| 3.1.1 整体版图 |
| 3.1.2 分层版图 |
| 3.2 微机械热电堆红外探测器的关键工艺单项实验 |
| 3.2.1 隔离槽的刻蚀与填充 |
| 3.2.2 隔离槽平坦化 |
| 3.2.3 多晶硅离子注入 |
| 3.2.4 最小线条连接金属的光刻 |
| 3.3 微机械热电堆红外探测器的工艺流程与制作 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 结论与展望 |
| 4.1 本文主要研究工作 |
| 4.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 1、论文 |
| 2、参与的科研项目 |
| 致谢 |
四、硅热电堆探测器件及制作（论文参考文献）
- [1]喜火小甲虫的红外感知机制分析及其仿生研究[D]. 王义华. 桂林电子科技大学, 2021(02)
- [2]新型Mn-Co-Ni-O薄膜探测器的研究[D]. 胡涛. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [3]锰钴镍氧热敏薄膜材料及非制冷红外探测器件研究[D]. 尹一鸣. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [4]中远红外探测器的研制及其光电性能研究[D]. 朱家旗. 浙江大学, 2021(01)
- [5]非制冷红外探测器研究进展(特邀)[J]. 余黎静,唐利斌,杨文运,郝群. 红外与激光工程, 2021(01)
- [6]nBn结构的T2SL红外探测器设计与模拟[D]. 李洋. 北京邮电大学, 2020(05)
- [7]用于多组分气体传感的集成式多通道红外光谱探测器研究[D]. 远志昊. 华中科技大学, 2020(01)
- [8]基于聚酰亚胺和硅基底的微型热式MEMS流量传感器研究[D]. 陈超湛. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [9]双端梁MEMS热电堆红外探测器关键技术研究[D]. 雷程. 中北大学, 2016(11)
- [10]CMOS兼容的微机械热电堆红外探测器的设计[D]. 高璇. 中北大学, 2013(10)