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MEMS技术在非制冷红外探测器中的应用


  来源: 仪器仪表商情网 时间:2015-07-29 作者:
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微测辐射热计是利用物体体电阻对温度的敏感性制成的。为了尽可能的增加器件的热绝缘性,减小热导以提高器件的灵敏度,现在大多采用MEMS技术实现悬浮微桥结构来解决这一问题。图4是一种采用微桥结构的微测辐射热计的结构示意图。它采用两臂支撑的微桥实现热绝缘,SiN,作为支撑薄膜,微桥下方的硅衬底被掏空,微桥桥面上制作多晶锗硅Poly-Si07Ge03,薄膜电阻作热敏探测源,为提高对红外的吸收,表面有SioSiN复合膜作红外吸收层。

和微机械热释电探测器相比较而言,在性能和低成本等方面,微测辐射热计占有优势,走单片式桥状热绝缘探测器结构的途径,测辐射热计也比热释电探测器早走了十多年。目前微测辐射热计阵列大小已达640X 480,像素尺寸可以做到25um×25um,性能已达到非制冷光子探测器的水平。

DeNIzSabuncuoglutezcan等人最新报道用一种完全与IC技术兼容的MEMS~艺做出了一种新的微测辐射热计。它利用硅的各向异性腐蚀把CMOS结构的n阱掏空而形成悬吊结构(利用TMAH溶液的电化学腐蚀停技术),如图5所示。用这种方法做成的微测辐射热计, 当象素单元为74LLmX 74~tm时,直流响应率达到9250VW,探测率可达2 X 109cmHzlaW,而且由于这种方法在完成CMOS结构后不再需要任何光刻或者红外敏感材料的沉积,使得探测器的成本就大大降低,几乎可以做到与CMOS芯片的成本等价,因此这种方法具有非常大的发展前途。

相比较以上三类探测器,热电堆探测器的性能处于劣势,研究也相对较少,而对测辐射热探测器和热释电探测器而言,在性能和低成本方面相对较好。但正是由于MEMS技术和IC工艺的应用,才使得探测器整体性能不断提高、成本不断降低。

34其它非制冷红外探测器

由于MEMS技术的独特优势,使得探测器阵列元件集成度更高,性能更好,有越来越多的研究团体利用MEMS技术研制出了其它种类的非制冷红外探测器。图6就是一种利用真空势垒中存在的电子隧穿效应而制成的微机械电子隧道红外探测器这种探测器采用三层硅结构:第一层硅结构制作隧道硅尖电极和静电偏转电极;第二层硅结构制作弹性敏感薄膜和一半气腔:第三层硅结构制作红外透射膜和另一半气腔。这种探测器的灵敏度比较高,电子隧穿位移传感器部分的分辨率可达10-4nmHzl2

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