基于電流型讀出的熱釋電單元與線列器件研究.pdf

1、熱釋電紅外探測(cè)器作為非制冷紅外探測(cè)領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，一直都是研究的熱點(diǎn)。鉭酸鋰作為一種典型的熱釋電材料，其居里溫度高、介電損耗低、探測(cè)優(yōu)值高，是制備熱釋電單元、線列及陣列探測(cè)器的理想材料。針對(duì)國(guó)內(nèi)熱釋電探測(cè)器制備工藝復(fù)雜和探測(cè)性能較差的弱點(diǎn)，本文利用鉭酸鋰單晶材料作為探測(cè)器敏感元，研究了感光油墨光刻工藝和鉭酸鋰敏感元的激光切割加工工藝，完成了電流型單元紅外探測(cè)器及線列探測(cè)器的器件設(shè)計(jì)與制備，并利用熱釋電紅外探測(cè)器性能測(cè)試系統(tǒng)對(duì)單元器件

2、及線列器件的性能進(jìn)行了測(cè)試，主要內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　1、根據(jù)電流型器件的電路設(shè)計(jì)、敏感元設(shè)計(jì)和封裝設(shè)計(jì)，使用光刻工藝、激光切割工藝、超聲波金絲壓焊工藝以及點(diǎn)焊點(diǎn)膠等方法，完成了不同參數(shù)的電流型單元探測(cè)器制備。
　　2、利用熱釋電紅外探測(cè)器性能測(cè)試系統(tǒng)，完成了不同參數(shù)（反饋電阻10GΩ和100GΩ，反饋電容0.24pF到1.0pF）單元探測(cè)器的性能測(cè)試。各探測(cè)器的電壓響應(yīng)率RV在1Hz到2Hz之間出現(xiàn)峰值，量級(jí)為104V/W

3、到105V/W；探測(cè)器的NEP數(shù)值在10-7W到10-9W；探測(cè)器的D*數(shù)值在107cmHz1/2W-1到109cmHz1/2W-1量級(jí)，探測(cè)性能優(yōu)良。
　　3、根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試及擬合計(jì)算，不同參數(shù)探測(cè)器的熱時(shí)間常數(shù)在160ms到190ms之間，與電路無關(guān)，只與材料本身有關(guān)。電時(shí)間常數(shù)與電路反饋電容成正比，與電路反饋電阻成反比，電時(shí)間常數(shù)決定探測(cè)器的響應(yīng)速度及頻率響應(yīng)范圍。
　　4、利用光刻工藝和激光刻蝕技術(shù)，加工鉭酸鋰薄片得到

4、了不同規(guī)格的線列敏感元。探測(cè)單元尺寸為300μm/間距400μm，吸收層圖案清晰，排列致密，表面呈多孔結(jié)構(gòu)。控制激光切割深度，當(dāng)切割重復(fù)次數(shù)為8次，刻蝕槽的深度和寬度均小于10μm，無破損及碎裂。
　　5、測(cè)試計(jì)算線列器件探測(cè)單元的各項(xiàng)性能參數(shù)，各探測(cè)單元在5.3Hz下RV為2.3×105V/W；探測(cè)率D*在108cmHz1/2W-1左右，最大值為7×108cmHz1/2W-1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，利用激光刻蝕方法制備的線列敏感元，同樣