基于碳纳米管吸收层的热释电传感器设计

【摘要】红外传感器近年来在军事和民用市场得到了非常快速的发展，尤其在航空航天和数码产品中都得到了广泛的应用。红外热释电传感器是目前非制冷红外探测器研究的热点，特别在目前发展非常快速的可穿戴设备上拥有很高的应用潜力。红外传感器目前正超着阵列化、小型化、低成本的方向发展。本文的研究工作主要分为以下几个方面：1.首先对探测器的结构进行了分析，设计了制备探测器的工艺流程，主要对热释电晶体的减薄和抛光进行了优化。针对减薄和抛光工艺，使用台阶仪分别对三种不同的抛光液和抛光垫抛光后的晶体表面粗糙度进行了比较，并选择了专用滴料器使减薄和抛光更加均匀。使用原子力显微镜对抛光后的晶体表面形貌进行了测试。搭建了热释电系数测试系统，对比了不同厚度及不同表面粗糙度的晶体的热释电系数。通过磁控溅射的方式制作的晶体的上下电极。2.使用碳纳米管作为探测器的红外吸收层，代替传统的金属材料。实验采用物理和化学的方法对碳纳米管进行了分散，选择十六烷基三甲基溴化铵作为碳纳米管的分散剂，物理过程主要包括研磨、超声震荡和离心。将分散后的碳纳米管加入成膜剂制成浆料，使用丝网印刷的方式将碳纳米管均匀的涂抹于热释电晶体表面，形成红外吸收层。使用相对光谱响应测试系统，对单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的相对光谱响应进行了测试。3.分析设计了探测器的放大电路，对红外探测器的性能进行了测试。利用自行搭建的测试系统，测试了探测器的电压响应。对晶体厚度为200μm、100μm、50μm的探测器进行了对比测试，并对三种不同吸收层的探测器性能进行了分析测试。简要阐述了热释电探测器的封装结构。
【作者】林斯佳；
【导师】梁庭；
【作者基本信息】中北大学，微电子学与固体电子学，2014，硕士
【关键词】钽酸锂；探测器；碳纳米管；热释电系数；

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