锰钴镍氧薄膜热敏型多元红外探测器研制

通过光刻和湿化学腐蚀工艺,成功制作出规格为2×8的多元锰钴镍氧薄膜红外探测器件.测试表明,室温下锰钴镍氧薄膜材料负电阻温度系数达-3.8%K-1.10 Hz调制频率和±15 V电压偏置条件下,线列器件典型探测元黑体响应率为107 V/W,探测率为2×107cmHz1/2/W,8元器件响应不均匀度为5.9%.实验结果表明锰钴镍氧薄膜焦平面器件制备的可行性,有可能作为新型室温全波段探测器件得到应用.     

锰钴镍铜氧薄膜红外探测器制备与性能研究

报道了锰钴镍铜氧薄膜（Mn1.56Co0.96-xNi0.48CuxO4,MCNC,x=0,0.08,0.16,0.24）的红外探测器件的制备过程及器件性能。通过改变掺杂Cu的比例,制作了系列MCNC薄膜材料及红外探测器件。实验结果表明,对于一定厚度及尺寸的薄膜器件,铜的掺入能显著减小器件的阻值及器件噪声,弥补了负温度系数的减小的缺点。器件时间常数约为20~40ms。掺铜量为0.24的薄膜器件的探测率为0.83107cmHz1/2W-1,相比同样规格的锰钴镍器件提高了约130%。此外,对于MCNC薄膜器件的老化现象进行了初步探讨。     

锰钴镍氧浸没式探测器制备及性能

基于化学溶液法制备了尖晶石结构氧化物锰钴镍氧Mn1.56Co0.96Ni0.48O4(MCNO)薄膜材料,研究了其电学性质及红外器件的探测性能,包括器件的响应率,时间常数和探测率.制作了厚度为8μm的MCNO薄膜及红外热敏探测器件,测量了材料的阻值-温度曲线.制作了基于半球形锗透镜的浸没式MCNO薄膜探测器,具有时间常数较小(~18 ms),响应率高(~4.4×103V/W)和探测率高(~5×108cm·Hz0.5/W)的优点.     

地平仪用薄膜型红外热敏探测器的制备研究

红外地平仪是卫星姿态控制系统的重要设备之一,而热敏电阻红外探头又是 红外地平仪的一个关键部件,其质量会直接影响地平仪的性能和可靠性。随着近代空间技术的 不断发展,下一代红外地平仪对研制高可靠性、长线列的红外热敏探测器的需求日益迫切。近 年来,人们采用化学溶液法在制备锰钴镍氧(Mn-Co-Ni-O或MCN)薄膜材料方面取得了突破。该材料的 致密性远远超过陶瓷体材料,可以为长寿命、高可靠性的热敏器件提供一个很好的解决方案。而MCN 薄膜型探测器的类微电子制备技术也为实现长线列的多元热敏探测器奠定了基础。采用微 电子工艺制作了地平仪用锰钴镍薄膜型红外热敏探测器,并对其中的一些关键工艺(如刻蚀和 退火等)进行了颇有裨益的研究。这些新工艺和新方法对于实现薄膜热敏红外探测器在我国空间观测与遥感技术领 域的工程应用以及提高红外地平仪的可靠性和使用寿命都有着重要意义。     

钴酸锰/泡沫镍复合电极材料的制备及其电化学性能研究

利用两步法成功制备出两种MnCo_2O_4纳米等级结构材料,研究了其电化学性能。结果证实得到的纳米片为MnCo_2O_4纳米等级结构,并均匀生长在泡沫镍基底上,电化学性质测试表明,这种纳米片/泡沫镍复合电极表现出优异的电化学性质。这种优异的性质与介孔的Mn Co2O4纳米片这一新颖的结构有密切的关系,5 A/g时的比电容值高达475 F/g。MnCo_2O_4/泡沫镍复合材料是一种非常有潜力的超级电容电极材料,MnCo_2O_4纳米材料结构和形貌对超级电容器电极材料的电化学性质有较大的影响。     

具有组分梯度的HgCdTe探测器光电特性

PN结分别制备在HgCdTe外延薄膜材料的Cd组分非线性分布区和线性分布区的高组分端,研究了具有组分梯度的HgCdTe探测器的光电特性。计算不同温度下组分梯度产生的内建电场,结果显示Cd组分线性分布产生的内建电场在100～200 V/cm,而Cd组分非线性分布使得样品表面薄层的内建电场高达2 000 V/cm,推测组分梯度产生的内建电场对光生少子运动的影响是引起两个样品光电性能差异的主要原因。通过分析样品响应率随温度的三种不同变化趋势,提出利用温度调控组分梯度产生的内建电场,有利于降低空间电荷效应,为大注入下提高HgCdTe探测器的饱和阈值提供了一种新的设计思路。     

ZnO光电导紫外探测器的制备和特性研究

以Si(111)衬底,用脉冲激光沉积(PLD)法制得C轴高度择优取向的ZnO薄膜,并利用剥离技术制备了ZnO光导型紫外探测器.Al叉指状电极是由平面磁控溅射技术沉积得到的.对Al/ZnO/Al的伏安特性和紫外光响应的研究表明,金属铝和ZnO能形成很好的欧姆接触,紫外探测器的电阻值在100KΩ左右.在紫外区域,其5V偏压下的光响应度为0.5A/W.     

钴掺杂多孔锰氧化物自组装花球制备及其超电容特性研究

通过水热法制备了掺杂不同含量钴离子的多孔结构MnO_2纳米花球,研究了锰氧化物掺杂前后的实际放电比容量,从而比较钴离子含量对其电化学性能的影响。对不同样本做了结构、形貌及电化学性能方面的测试。通过XRD谱说明钴离子均一地掺杂到了锰氧化物的中间。通过SEM照片可以看到产品的微观形貌均是由纳米片层状结构组装成的纳米花球。在未掺杂钴时,纳米花球的颗粒大小不均一,而掺杂摩尔分数10%的钴离子后,大大降低了自组装结构的尺寸,并且使得材料的微观表面更加疏松,这种减小的尺寸使得电解液的进入更加容易,从而使得材料的利用率大大增加。通过恒电流充放电测试显示,当钴掺杂量为摩尔分数10%时,锰氧化物比容量最大可达410.158 F·g~(–1)。     

钴酸镍/多孔碳复合电极材料的制备及其电化学性能研究

以玉米芯碳渣为原材料,通过高温热解法制得多孔碳(PC),并以此为基体,以硝酸镍和硫酸钴为原料,通过水热-煅烧两步法成功制备了NiCo_2O_4/PC复合电极材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对该复合材料的形貌和结构进行了表征。在三电极系统中,通过循环伏安和恒电流充放电测试表明NiCo_2O_4/PC复合材料的电容性能较好,在1 A/g的电流密度下,其比电容达到497 F/g。     

锰铜薄膜的制备及压阻特性

为了锰铜传感器微型化,采用直流磁控溅射法制备适合高压力测量的锰铜薄膜,用X射线衍射和扫描电子显微镜技术分析了薄膜的结构和形貌,动态加载实验标定了锰铜薄膜的压阻系数。研究结果表明,晶粒尺寸决定了薄膜的压阻系数,经360℃热处理1h后,薄膜晶粒长大,压阻系数有着明显提高(K值达到0.02GPa–1),性能达到锰铜箔的水平。     

衬底热导对Mn-Co-Ni-O薄膜热敏 红外探测器性能的影响

研究了用Mn-Co-Ni-O薄膜材料制备的热敏红外探测器件,并主要通过调控衬底热导改进了器件性能。对于较薄的探测元,研究了具有微桥结构的红外器件。结果表明,该器件的响应率比非微桥器件高80%左右,探测率高44%左右。这主要是因为其独特的结构形式降低了器件热导,且对光的全反射效应提高了探测元对光的吸收率。对于较厚的探测元,在衬底上增加了抛光的散热铜片,使器件衬底的导热系数提高了47%左右,但响应电压降低了50%左右。因此需要合理选择散热铜片,以获得合适的时间常数和响应率。     

微测辐射热计的热隔离结构设计

推导了微测辐射热计热隔离结构的热量模型，对系统热响应时间和响应率之间的关系进行了分析，在满足系统响应要求下对热隔离结构的热量参数的确定进行了理论分析和探讨，热量参数曲线图提供了直观的参考，并结合实际提出了优化热量参数的方案。     

非制冷热释电薄膜红外探测器热绝缘结构的研制

采用由多孔 Si O2 薄膜和过渡 Si O2 薄膜组成的复合薄膜结构实现了非制冷热释电薄膜红外探测器的热绝缘 .利用溶胶凝胶方法制备了多孔 Si O2 薄膜以及过渡 Si O2 薄膜 ,通过优化制备工艺 ,使得多孔 Si O2 一次成膜厚度达到30 70 nm ,孔率达到 5 9% ;过渡 Si O2 一次成膜的厚度达到 1 88nm,孔率达到 4 % .AFM表明 ,由过渡 Si O2 薄膜与多孔Si O2 组成的复合薄膜结构的表面粗糙度远小于多孔 Si O2 薄膜的表面粗糙度 .该热绝缘结构有利于探测器后续各层功能薄膜的集成     

范德堡多晶硅热导率的测试结构

在O.M.Paul等研究的范德堡热导率测试结构的基础上,提出了一种改进结构,利用一组测试结构来测得多晶硅薄膜的热导率。在十字型结构中一个含有多晶硅薄膜,而另一个不含有多晶硅薄膜,根据建立的热学模型,可以获取多晶硅薄膜的热导率。用有限元分析软件ANSYS进行了模拟分析,分析表明模拟值与实验值能较好地吻合,且辐射散热是基本可以忽略的,从而验证了模型建立的正确性,说明该方法能够实现对多晶硅薄膜的测量,且具有较高的测试精确度。     

1×8线阵高温超导远红外热型探测器研制

采用高质量的 YBCO 高温超导薄膜,研制成1×8线阵超导远红外热型探测器。测量了线阵中各单元器件的性能,结果表明:NEP 在10~(-11)WHz~(-1/2),D~*在10~8m·Hz~(1/2)·W~(-1)的范围内。     

高反膜片的热效应及其数值模拟

高反膜片的相位反射和振幅反射随温度的变化而变化,从这种实现现象入手,分析了膜层材料参数的变化对高反膜片热效应的影响,从而得出折射率的变化是导致高反膜片热效应的主要原因。     

ZnO薄膜的制备及其热辐射性能研究

采用溶胶-凝胶法在玻璃基底上制备了不同厚度的氧化锌薄膜。研究了不同的溶胶配比、浓度对热辐射性能的影响。结果表明,当溶胶配比为1：1、浓度为0．8％时,ZnO薄膜的热辐射性能最好,吸波能力最强。用X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对薄膜的组织结构和形貌进行了表征。结果表明,该ZnO薄膜呈（002）面择优取向的六方纤锌矿晶体结构,具有较好的结晶性能。     

热氧化制备纳米氧化锌薄膜的光致发光和室温紫外激光发射

利用低压 -金属有机汽相外延 (L P- MOCVD)工艺首先在二氧化硅衬底上生长硫化锌 (Zn S)薄膜 ,然后 ,将硫化锌薄膜在氧气中于不同温度下进行热氧化 ,制备出高质量的纳米氧化锌 (Zn O )薄膜 .X射线衍射 (XRD)结果表明 ,氧化锌具有六角纤锌矿晶体结构 .90 0℃氧化样品的光致发光 (PL )谱中 ,在波长为 3.3e V处观察到一束强紫外光致发光和相当弱的深能级发射 .紫外发光强度与深能级发射强度之比是 80 ,表明纳米 Zn O薄膜的高质量结晶 .在受激发射实验中观察到紫外激光发射 .     

超薄硅基介质膜的制备技术与表征方法研究

在等离子体增强化学气相淀积(PECVD)系统中,采用等离子体氧化和等离子体氮化的方法,在单晶硅表面上成功制备厚度小于10nm的超薄硅基介质膜。通过X射线光电子谱(XPS)分析了超薄介质膜的化学结构,利用椭圆偏振仪测量了厚度以及折射率,同时对超薄介质膜进行了电容电压(C-V)和电流电压(I-V)特性的测量,研究其电学性质,探讨了C-V测量模式对超薄介质膜性质表征的影响,最后对两种介质膜的优缺点进行了比较。     

非制冷红外探测器多孔硅绝热层的研究

以多孔硅作为绝热层材料，采用超高真空对靶磁控溅射镀膜法，在多孔硅样品表面和硅基底表面沉积氧化钒薄膜。实验采用电化学腐蚀法制备多孔硅，利用场致发射扫描电子显微镜观测了孔隙率为50%，60%，70%三个多孔硅样品的微观形貌。利用显微喇曼光谱法测量其热导率，分别为8.16，7.28和0.624W/mK；利用纳米压入仪测量氧化钒薄膜的显微硬度和杨氏模量，测得沉积在孔隙率为50%，60%，70%的多孔硅基底上氧化钒薄膜的显微硬度分别为1.917，0.928和0.13GPa，杨氏模量分别为31.087，16.921和2.285GPa，而沉积在单晶硅基底的氧化钒薄膜的显微硬度和杨氏模量分别为10.919GPa和193.792GPa，并分析了微观结构差异对多孔硅绝热性能和机械性能的影响，为非制冷红外探测器的工艺制作过程提供一定的热学力学参数。