热释电探测器的数理分析

依椐热扩散数理模型,给出了热释电探测器响应率的数学表达式,计算了在衬底和热释电材料吸收系数共同影响下的器件响应率和噪声等效功率,着重分析了热释电材料吸收系数对热释电探测器性能的影响及器件最佳响应厚度与频率之间的关系。     

复合热释电薄膜红外探测器的制备和性能测试

为解决热释电薄膜红外探测器中的热损失问题,引入了复合热释电薄膜的概念．它利用多孔二氧化硅具有的低热导率特点,有效地减少了热量从热释电层向衬底的热扩散．利用溶胶-凝胶和金属有机物热分解等工艺制备的复合热释电薄膜红外探测器,在温度为420K、频率为10Hz时,电压响应率约为1400V／W,探测器的星探测率D     

热波在多层膜中的传导模型及其应用

利用动态辐射引起的热波多层膜中的传导的一维模型，讨论了复合结构薄膜热释电探测器的性能。结果表明：在衬底与热释电薄膜之间加入绝热层，是提高多层薄膜热电探测器性能的有效手段；绝热层性能对热释电性能有决定性的影响。     

基于超表面的宽带太赫兹热释电探测器设计

为了解决传统太赫兹（THz）探测器吸收效率低,频率范围小的问题,提出将双层超表面吸收阵列结构与钽酸锂热释电探测器相贴合,构成宽带太赫兹超表面热释电探测器。采用MATLAB和CST联合仿真的优化方法对超表面结构进行按需优化;使用ANSYS对热释电探测器进行仿真分析,得到敏感层、绝热层等特征参数对太赫兹热释电探测器的温度变化率以及响应电流的影响。结果表明,采用超表面阵列结构提高了全THz波段的探测性能,凳型热释电探测器在给定条件下的平均热释电电流输出为31.52 pA。使用超表面作为吸收结构可以使热释电探测器具有连续且高效的吸波特性,为宽带太赫兹探测器的设计提供参考。     

悬空型、半透明面电极热电探测器的分析

本文在考虑表面和体内共同吸收的情况下,用一维热扩散模型推出了悬空型、半透明面电极热电探测器响应率(?)的表达式,并计算了TGS热电探测器的?和NEP的数值。本文指出: (1)悬空型、半透明面电极热电探测器具有最佳响应率厚度,对较高工作频率,器件还具有最佳NEP厚度。两种最佳厚度可根据本文导出的响应率公式和已知的噪声公式计算出来。(2)在某些波段,如果能把材料的吸收系数提高到5×10~4cm~(-1)以上,就可研制性能优良的半透明面电极薄膜器件。     

红外探测器光谱响应测量研究

设计了一个红外探测器的光谱响应测试系统,并对系统原理进行了分析.对不同温度和频率情况下的热释电探测器进行光谱响应实验.实验结果表明,热释电探测器对红外辐射信号的响应不同,但电压变化曲线的趋势基本一致,从而验证了红外探测器光谱响应理论.该设计能有效抑制系统的干扰信号,提高信噪比,具有测量精度高、稳定性好的优点.     

热释电薄膜在红外探测器中的应用与研究进展

探讨了热释电效应及热释电薄膜红外探测器的工作模式,特别是探测器单元对热释电薄膜的材料与低温生长要求.为了克服薄膜生长过程中较高的基片温度对ROIC的破坏性影响,一方面发展了离子束辅助沉积、外延缓冲层等多种低温生长技术;另一方面发展了复合探测器结构设计,已研制出了性能良好的铁电薄膜非制冷红外焦平面阵列,其NEDT可达20 mK.     

钨摻杂氧化钒基非制冷红外探测器性能研究

氧化钒(VOx)作为热敏材料已经广泛应用在非制冷红外探测器中,其中热敏材料的性能对于最终器件性能的影响尤为关键。为了研究钨元素摻杂对氧化钒热敏薄膜材料的相变温度、热滞宽度、低温时的电阻温度系数的影响以及对探测器性能指标的影响,利用微电子加工工艺制备了钨摻杂与非钨摻杂氧化钒溅射薄膜红外探测器件,并利用黑体测试系统结合锁相放大器和频谱分析仪对器件性能指标进行了测试。结果表明,相比非钨掺杂器件,钨掺杂器件的相变温度降低了16℃左右,热滞宽度缩短了5℃左右,器件的响应电压则提高了0.15 m V,单位带宽噪声均方根电压降低了15 n V·Hz-1/2,从而使器件探测率提高。当辐射信号的调制频率为80 Hz时,非钨掺杂氧化钒探测器的探测率D*值为1.67×108cm·Hz1/2/W,而钨掺杂氧化钒探测器的探测率D*值为1.85×108cm·Hz1/2/W。可见,钨掺杂氧化钒探测器的探测率较非钨掺杂氧化钒探测器的探测率高。     

斜切ATGSP晶体的电压响应优值

本文报导了 ATGSP 晶体的三个主介电常数和热释电系数的测量结果;计算了不同斜切角度下的电压响应优值 M;研究了 M 值随温度的变化规律。实验结果表明,采用斜切方式的 ATGSP 晶体热释电探测器件可以提高电压响应优值。     

超导辐射热探测器的响应率研究

分析了超导辐射热探测器的响应率，根据热平衡方程，考虑偏置电流对器件工作点的影响，推导出更具普适意义的超导辐射热探测器的响应率计算式，修正了传统的响应率公式，采用复合介质热传导模型，精确分析了热传导效应对器件红外响应的影响。     

PZT厚膜的制备及其热释电性能研究

相比薄膜而言,厚膜具有更明显的电学效应.PZT厚膜材料制成的器件不仅工作电压低、使用频率高、能与半导体集成电路兼容,而且电学性能优异(与体材料器件相近).PZT厚膜材料是典型的热释电材料,作者结合自己的研究工作分别从制备工艺、热释电性能的测试以及应用等方面,介绍了目前PZT厚膜材料在热释电器件的研究进展以及存在的问题     

InGaAs短波红外探测器的光电机理

利用ISE TCAD仿真软件,建立了铟镓砷(InGaAs)短波红外探测器表面漏电的二维模型。在背面照射方式下,模拟研究了InGaAs短波红外探测器的表面漏电对器件暗电流、总电流、量子效率和响应率的影响。研究结果表明,表面漏电会导致器件的暗电流和总电流增大,但响应率和量子效率会降低。由此可知,表面漏电是制约InGaAs短波红外探测器性能的重要影响因素,该研究结果为器件的设计与优化提供了理论依据。     

梯度铁电薄膜热释电性质的理论研究

为了探讨提高铁电薄膜热释电性质的理论途径,建立组分梯度铁电薄膜的理论模型,在热力学唯像理论的框架下,引入一个分布函数描述组分梯度的特性,通过改变参数a、外电场的强度及方向等因素,重点研究了组分梯度铁电薄膜的热释电性质.研究表明:薄膜内各组分的梯度分布导致了极化强度的梯度分布;参数a和所施加外电场的情况是影响铁电薄膜性质的两个重要因素,对改变热释电材料的工作温区和探测灵敏度都有显著影响,该论文的研究为铁电薄膜热释电器件的制备及实际应用提供了理论参考依据.     

热释电探测器的电路设计与改进研究

本文针对现有热释电红外传感器普遍存在的温差探测范围有限、输出信号弱和容易受到噪声的干扰等缺点,采用仿真模拟和实验验证相结合的方法,对热释电探测器电路做了进一步的研究和改进,获得了探测范围广、抗干扰能力强、高效稳定的红外探测器.     

铌酸钡铅晶体的介电和热释电性

在100K～450K范围内,研究了铌酸钡铅(PBN)系统中三种不同组份晶体的介电和热释电性.它们都在较宽的温度范围内具有中等大小的热释电系数、较小的介电常数和较高的热释电探测优值,是适合于热释电探测器的材籽.     

用1.66μm二极管激光器实现的甲烷浓度测试仪

介绍了一种以1.66μm二极管激光器作测量光源、以钽酸锂热释电探测器作光电转换器件、以AT89C52单片机为核心,组成的新型甲烷浓度测试仪.该测试仪由探测器系统、信号放大与处理系统及显示输出系统三部分组成.其中,探测器系统主要包括激光器、红外窗口、气路、取样泵、球面反射镜、窄带干涉滤光片及钽酸锂热释电探测器等;信号放大与处理系统主要包括前置放大电路、选频放大电路、采样保持电路、模一数转换电路、单片机等;显示输出系统主要包括LCD显示器、声报警器等.文中还描述了该测试仪的工作原理与基本结构,讨论了其中的技术难点及其相应的解决方法.     

钙钛矿型铁电薄膜结构及性能的应变调控

铁电薄膜具有铁电、压电、热释电、光伏效应等多种特性,在换能器、驱动器、传感器、能量收集器、太阳能电池等功能器件中具有广阔的应用前景.铁电薄膜沉积在衬底上,其性能与衬底的约束引起的应变密切相关.如何利用衬底调控铁电薄膜的应变,进而调控其极化状态,是显著提高其性能的关键.综述了近年来利用应变工程调控铁电薄膜性能的研究进展及需要解决的问题.     

一种具有平顶陡边响应的长波长光探测器

在PIN型光探测器的基础上制备了一种适用于波分复用系统的具有平顶陡边响应的长波长光探测器。利用低压金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)设备在GaAs衬底上二次外延生长了具有台阶结构的GaAs/AlGaAs滤波腔和InP基PIN光探测器。高质量的GaAs/InP异质外延采用了低温缓冲层生长工艺;具有台阶结构的Fabry-Pérot(F-P)滤波腔采用了纳米量级台阶的制备方法。通过理论计算优化了实现平顶陡边光谱响应特性的器件结构;并通过实验成功制备出了具有平顶陡边响应性能的光探测器,器件的工作波长位于1 549nm,峰值量子效率大于25%,0.5dB光谱响应线宽为3.9nm,3dB光谱响应线宽为4.2nm,响应速率达到17GHz。     

热释电效应用于低温余热动力回收的研究

以热释电效应用于低温余热动力回收为背景,对采用40 μm厚的热释电材料共聚物偏氟乙烯-三氟乙烯(P(VDF-TrFE)(60/40))薄膜作工作介质的热释电转换循环进行了实验研究.实验结果表明:在避免失去自发极化的适宜工况条件下,可以直接实现连续的热释电转换循环;施加电压对热释电电流和热释电转换输出的电能密度都有较大的影响,在相同的温度范围和变化率下,随着施加电压的增加,热释电电流增大;提高低端电压和高低端压差有利于增加输出电能密度.在温度为40～70 ℃的范围内,当高端电压为900 V(电场强度为225 kV/cm)时,热释电转换净输出电能密度(单位体积热释电材料所生产的电能)可达40 mJ/cm3.这种热释电转换将在低温余热动力回收领域具有可能的应用前景.     

热释电材料热释电系数的测试实验

研究用直接测量法测定热释电材料的热释电系数.介绍了实验系统的原理和结构,分析了影响测试准确性的若干因素,并对部分实验数据进行了处理.