一、微测辐射热计用氧化钒薄膜制备及特性（论文文献综述）
胡涛[1]（2021）在《新型Mn-Co-Ni-O薄膜探测器的研究》文中提出微测辐射热计具有高响应、高集成度和室温探测等特点,目前已经在热成像、卫星遥感、环境监测、夜视、物质检测等红外领域有着广泛的应用。但氧化钒、非晶硅等热敏材料在太赫兹波段吸收系数较小;太赫兹波段的谐振腔加工困难;背景辐射噪声大等问题,一直制约着微测辐射热计在太赫兹和毫米波领域的发展和应用,发展高性能的太赫兹和毫米波微测辐射热计已经是当前的研究热点。另一方面,随着第三代探测技术的快速发展,集成多种探测功能于一体的微测辐射热计也是当前的一个重要发展趋势。例如在太赫兹波段的一些生物分子识别、特征频谱的物质检测等方面,探测器需要具备窄带探测的能力。在材料和组织特性,物体表面粗糙度,以及在复杂环境中进行高对比度探测等方面,探测器需要具备偏振探测的能力;而目前绝大部分的偏振探测都是依赖单独的偏振片,导致器件整体的体积过大,结构复杂而且成本较高。在微测辐射热计上,如果能够集成窄带、偏振、角度选择等探测功能,将极大的扩展微测辐射热计在这些领域的应用前景。近些年,Mn-Co-Ni-O薄膜型探测器,由于其探测材料具备负温度系数大、光谱响应度宽、制备成本低廉、性能稳定等优势,有望发展成为新一代的高响应、低成本、宽波段、高集成化和多功能化的非制冷型微测辐射热计。因为Mn1.56Co0.96Ni0.48O4（MCNO）薄膜在长波红外（8-14μm）及远红外（14-30μm）的波段都有着良好的吸收系数,目前MCNO薄膜探测器已经在地球辐射测量,红外成像等领域有着广泛的应用。但是MCNO薄膜在中波红外（3-6μm）有着极弱的消光系数,直接限制了MCNO薄膜探测器在该波段的应用和发展。针对上述问题,我们将首先在探测元表面引入介质结构层,通过增加MCNO薄膜的吸收,提升MCNO薄膜探测器在中波红外（3-6μm）的性能;紧接着以MCNO薄膜探测器为例,借助等离子激元超表面和天线技术,分别去提升微测辐射热计在太赫兹波段和毫米波波段的性能,同时增加传统微测辐射热计不具备的窄带探测、偏振探测等新功能。论文的主要内容和创新点如下:1.设计并制备了一种基于硅介质结构的MCNO红外增强型探测器。通过在MCNO探测器敏感元表面引入硅介质结构层,作为耦合特定波长电磁波的引导层,将入射光的能量局域在MCNO薄膜内部,达到增强器件中MCNO薄膜吸收的目的,从而增大MCNO薄膜探测器的响应。跟在敏感元表面涂覆黑漆吸收层相比,这种方法更加环保,也更适用于集成度更高的焦平面探测器,避免了黑漆吸收层在像元之间涂覆不均匀的问题;与等离子激元原理的金属人工微结构相比,这种方法可以避免能量耗散在金属材料中,从而更大程度地提升敏感元部分的吸收。通过在MCNO薄膜表面引入了硅介质结构层,器件的响应率由1.31 V/W提升到了1.85V/W,增长了41.22%。有硅介质结构层的器件在500K黑体辐射下室温探测率D*可以达到2.53×106cm·Hz1/2·W-1。2.设计并制备了“11×6”矩形金属孔阵列的高性能且偏振敏感的MCNO太赫兹探测器。利用等离子激元共振方法,来实现MCNO薄膜对特定波长的高效吸收;在室温条件下,对于调制频率为10 Hz的300 GHz太赫兹波,传统的MCNO薄膜探测器的响应率为0.52 V/W,引入吸收结构后的MCNO薄膜探测器的响应率增加了336.53%,达到了2.27V/W,探测率D*可以达到2.19×106cm·Hz1/2·W-1。利用矩形金属孔对波长的敏感性,来实现MCNO薄膜在光谱上的窄带吸收;探测元在300GHz的吸收可以达到54.2%,光谱的品质因子（Q值）可以达到13.64。利用矩形金属孔对入射光的偏振敏感性,实验上偏振消光比可以达到8.44以上。除了能够高效探测太赫兹波之外,我们的器件还增加了传统微测辐射热计不具备的窄带探测能力和较高灵敏度的偏振探测能力,扩展了传统微测辐射热计在这些领域的应用。我们的器件制备过程简单,未来可以用来提升太赫兹焦平面探测器的性能,也可以用在窄带探测与偏振探测等领域。3.设计并制备了一种基于天线耦合效应的高性能且偏振敏感的MCNO毫米波探测器,并成功在敏感元上引入了周期性光栅结构,以达到进一步提高器件响应的目的。当28GHz毫米波入射时,在调制频率为10Hz下,器件的室温响应率可以达到440.2V/W,噪声等效功率NEP为1.3×10-9W·Hz-1/2,探测率D*可以达到6.7×106cm·Hz1/2·W-1。此外,利用天线的极化特性,我们的器件也具有灵敏的偏振探测能力,实验上偏振消光比可以达到24以上。我们提出的新型器件,其构造较为简单,制备过程容易,与现代半导体制造工艺相兼容,未来可以广泛用于提升MCNO焦平面探测器的性能。
刘彩娟[2]（2020）在《二氧化钒复合膜的溅射生长与光电性能研究》文中研究说明二氧化钒（VO2）在相变温度（68℃）附近会发生单斜结构（M）到金红石结构（R）的可逆转变,并伴随着电学和光学性质的突变,因此在光电开关、智能窗户、微测辐射热计及传感器领域有很大的商业价值。在应用到不同的领域中,VO2薄膜需要满足不同的条件。应用到智能窗领域,VO2需要满足:较低的相变温度,较窄的热致回线宽度,高的可见光透过率及其高的太阳能调制效率。应用到微测辐射热计领域,VO2需要满足:高的电阻温度系数,高的响应率。通常VO2（M）制备温度高（≧500℃）,而亚稳态结构的VO2（B）制备温度较低（≦450℃）。因此本文主要以亚稳态的B相VO2为研究对象,采用射频磁控溅射的方法,在硅片衬底和石英衬底上制备了一系列高质量的VO2（B）薄膜,并通过加入不同性质的缓冲层,实现了VO2特定结构的转变,并提高了薄膜的结晶度与纯度,优化了VO2薄膜的光电性能。通过扫描电镜（FESEM）、X射线衍射仪（XRD）对样品的微观结构和物相结构进行表征,利用四探针电阻测试仪和可见-近红外-红外分光光度计测试了样品的电阻与温度,透过率与温度之间的关系。论文主要包括以下几个方面:（1）分析了VO2薄膜的相变特性及结构变化,介绍了几种制备VO2薄膜的方法。采用射频磁控溅射法,通过改变氧氩比,在氧氩比为5 sccm:105 sccm,衬底温度400℃的条件下成功的制备出了VO2（B）薄膜,并沿着（001）晶型择优生长。制得的薄膜晶粒尺寸大小均匀,可重复性高。（2）为了应用于智能窗领域,通过引入Ti O2作为缓冲层,在VO2（B）上制备出VO2/Ti O2/玻璃的复合结构。通过改变Ti O2的厚度,实现B相VO2转变为M相VO2,在缓冲层厚度为50 nm条件下薄膜质量达到最佳。随着缓冲层厚度的增加,相变前后,电阻变化率达到了2.5个数量级,相变温度为66.7℃,热滞回线宽度为7.1℃,可见光透过率达到了55.5%,太阳能调制效率为8.6%,这对应用于智能窗具有深远的意义。（3）进一步发现,V2O3与蓝宝石有相同的刚玉结构,可以实现VO2薄膜的外延生长。在氧氩比为5 sccm:110 sccm,衬底温度400℃的条件下成功的制备出了V2O3薄膜,并沿着（211）晶向择优生长。制得的薄膜晶粒尺寸大小均匀,可重复性高。（4）为了应用于微测辐射热计上,设计了VO2/V2O3/衬底的复合结构。通过分别沉积在硅片衬底与石英衬底上,制备出一系列的复合薄膜,实验结果表明加入V2O3缓冲层后,VO2（B）薄膜的结晶质量得到了增强,其薄膜表面粗糙度降低,同时电阻阻值可以控制在一个较低的范围（20.7 KΩ-40.0 KΩ）,电阻温度系数值由（-2.33%/K）达到了（-3.24%/K）,满足微测辐射热计的要求。因此V2O3可以作为缓冲层,达到提高VO2（B）薄膜的性能要求,对应用于热敏微测辐射热计提供了实验依据。
罗明成[3]（2020）在《基于标准集成电路工艺的微测辐射热计研究》文中研究说明微测辐射热计是红外热成像技术的重要组成部分,在火灾探测、安全系统和医疗诊断等方面发挥着重要作用。基于标准集成电路工艺制备的微测辐射热计具有集成度高、成本低、体积小、功耗低和光谱响应宽等明显优势,是未来红外热探测器的重要发展方向。然而,目前这类探测器在室温条件下存在工作性能和成像质量低等突出问题。本文利用集成电路工艺设计并制备了两种电阻型微测辐射热计,并对其性能和结构优化展开研究。主要研究内容和成果如下:（1）利用0.18μm标准工艺,首次制备了基于金属化多晶硅材料的电阻型微测辐射热计。与普通金属材料相比,金属化多晶硅材料具有高电阻率优势。设计的微测辐射热计以金属化多晶硅作为热敏电阻材料,SiO2介质作为红外吸收材料,且具有双支撑臂微桥结构。FDTD仿真结果表明:增大SiO2吸收体的厚度和表面集成Si3N4层可以提升器件的红外吸收率,而减小微桥结构厚度可降低器件热导和热时间常数。采用标准工艺和Post-CMOS工艺制备了微测辐射热计并且进行实验测试,结果表明:设计器件电阻为52kΩ,TCR为0.335%/K。在11.4μm处,器件最大电压响应率RV为2065V/W,噪声电压Vn为5.03μV@0.21V,探测率D*为2.12×109 cm Hz1/2/W@5μA,达到行业先进水平。（2）利用0.18μm标准工艺,首次制备了带光栅结构的Al电阻微测辐射热计,其探测率较无光栅结构的最大提升为22倍。该器件以金属铝作为热敏电阻,以Si3N4和SiO2作为红外吸收材料,且具有L型微桥结构。设计的铝光栅耦合结构用于改善探测器的红外吸收效率。FDTD仿真结果表明:铝光栅与上层的Si3N4层形成反射腔结构,红外光经过铝光栅后反射、被Si3N4层重复吸收;设计铝光栅宽度可以提升红外总吸收,最大提升可达到30%@8μm。对采用标准工艺和Post-CMOS工艺制备的微测辐射热计进行实验测试,结果表明:设计器件的电阻值为327Ω,TCR为0.354%/K。在测试偏压范围内,带光栅结构的器件电流响应率RI远高于无光栅器件,RI增强可达12倍@0.2V,探测率D*最大提升可达22倍@0.2V。
史佳欣[4]（2020）在《小尺寸微桥结构探测单元设计与性能测试研究》文中指出随着半导体制造工艺的不断进步和应用需求的不断提升,非制冷红外焦平面探测器技术已经朝智能化、高性能、低成本方向发展。其成本低、功耗小、质量轻、体积小等优点,使得该项技术在军民领域均取得了广泛的应用。相比其工艺水平,非制冷红外焦平面探测器计算机辅助技术发展相对滞后。尤其在探测单元微测辐射热计的设计仿真和其单元测试结合不够紧密,因此无法及时根据相关器件测试结果及时修正相应的仿真方法,从而提高设计仿真精度和可靠性。在本论文的微测辐射热计设计过程中,采用MEMS有限元软件IntelliSuite开展了版图设计,虚拟工艺仿真,三维建模和有限元网格划分,并进行热学与力学性能仿真分析。同时结合相关器件得测试结果,修正优化设计方法,切实提高器件设计仿真的可靠性和精度。首先对37μm×37μm,25μm×25μm和17μm×17μm三个尺寸的微测辐射热计进行了设计仿真,主要包括电学、力学及热电耦合仿真。并运用DOE（实验设计）方法对力学仿真进行优化,使用Matlab对光学结构模型进行吸收率的仿真,并对噪声等效温差进行分析计算。同时搭建可在真空环境测试的单元测试平台。运用响应电压与频率的对应关系,利用斩波对黑体辐射进行频率转换,测试三个尺寸微测辐射热计单元结构的响应电压,计算电压响应率与热时间常数。并对测试及仿真数据,分析比对性能偏差,提出仿真改进方案。考虑吸收率的误差修正响应电压;对仿真数据拟合并分析处理,提高设计精度;考虑自热效应修正热时间常数偏差;TCR数值矫正后热时间常数增加2ms左右,热导减小20%左右。最后开展了用于超大规模非制冷红外焦平面探测器模12μm×12μm小尺寸微测辐射热计的设计,建立光学吸收膜系,确定高吸收率膜系的各层膜厚,建立3D模型。对于12μm×12μm微桥结构模型,模拟其应力形变,Matlab计算红外吸收率,保证其高吸收率和稳定性。运用改进后的仿真方法,计算得到结构的电阻、TCR值、热导G、热容C、热时间常数τ,从而缩短设计时间,获得精确性更高的微测辐射热计结构。
姚迎学[5]（2020）在《Cr-Nb共掺杂VO2外延薄膜金属—绝缘体转变与温度传感特性研究》文中提出VO2在68℃附近发生可逆一级金属—绝缘体相变（MIT）,在相变区域伴随着光吸收、折射率、电阻率、磁化率和比热等物理性质的改变。前期研究表明,VO2薄膜具有电阻温度变化系数（TCR）高且易于和现代半导体工艺兼容性好等特点,有望实现规模化应用。然而,VO2薄膜相变温度（68℃）低、TCR曲线回滞大、对光波长的分辨能力差等缺点和不足,大大限制其在温度探测器和热红外探测器中的应用。针对上述问题,本论文采用元素共掺杂策略,探究了铬（Cr）和铌（Nb）两种金属元素共掺杂对VO2外延薄膜金属—绝缘体相变特性的调控规律,研究了掺杂VO2外延薄膜的微结构、温感和光感特性,并提出了光热探测电路的设计方案,取得了如下研究成果:（1）VO2薄膜微结构及其金属—绝缘体转变的掺杂和应变调控研究。采用磁控溅射技术,制备了不同掺杂比例VO2外延薄膜;利用XRD、RAMAN光谱、XPS等表征手段,研究了薄膜的晶体和电子结构,发现了Cr、Nb（共）掺杂不影响薄膜外延特性,室温下VO2仍然保持单斜绝缘相;从薄膜表面价态分析发现:掺杂未改变VO2电子价态,V元素仍然以V4+形态存在,而掺杂元素Cr和Nb分别以Cr3+和Nb5+形式存在。薄膜电输运性能研究表明:掺杂薄膜的金属—绝缘体转变被抑制,热回滞宽度明显减小,电阻随温度变化曲线的线性度变好。另一方面,我们利用应变调控把VO2/Ti O2外延薄膜体系相变温度降低至室温附近。（2）VO2薄膜的温感和光感特性研究。利用自搭建原位光调控试验平台,通过对温度和光功率以及波长的控制,确定了温度传感特性和光传感性与元素掺杂量及其比例的关系。我们发现,当Cr:Nb元素掺杂比例接近2:1时,该掺杂薄膜的温度传感特性（TCR、热回滞宽度、线性度）最好,其TCR（dln R/d T）高达-3.6%以上;热回滞宽度小于0.5℃;另外,在20℃、60℃和100℃条件下,薄膜电阻随着可见光强度的变化也接近线性,而且对波长530 nm的绿光响应更好;基于掺杂VO2薄膜的光热特性,提出了二维光热探测阵列电路设计方案,有望应用于宽温区、非制冷型光热探测器。
余韵[6]（2019）在《钼掺杂二氧化钒薄膜生长及器件制备》文中研究表明在氧化钒系列中,二氧化钒（VO2）由于其优异的相变性能,而且可以掺杂适当的离子来改变VO2相变温度,通过制备薄膜和纳米结构形式的VO2并在这些材料中掺杂离子,可以在不同温度下诱导各种光学和电学转换。而研究如何将离子掺入VO2材料中,并对其相变温度起到调控作用,是具有重要意义的。本论文根据VO2薄膜研究发展方向和应用方面的需求,以MoO3和V2O5粉末为反应源,通过掺杂Mo离子来调控VO2的相变温度,并详细的研究了掺杂离子对VO2形貌、结构、相变性能的影响,以及在光电响应性能上的研究。本文创新地使用蒸汽-固体法（VS）生长Mo掺杂的VO2薄膜,通过SEM、XRD进行表征,纳米薄膜沿着[110]方向择优生长,是一种高纯度的单晶薄膜。通过设置对照组改变掺杂浓度,测试了在不同掺杂浓度下VO2薄膜电阻随温度变化曲线。测试结果表明,当Mo的掺杂浓度为9%时,VO2薄膜的相变温度降至49℃。很显然,利用Mo离子掺杂,能有效降低VO2相变温度。基于掺杂VO2薄膜光电响应性能测试,研究了薄膜在532nm、635nm、780nm、808nm不同波长激光器照射下的响应特性,结果表明,Mo掺杂的VO2薄膜表现出优异的光电行为和良好的再现性。光电流显示出对辐照功率密度的强烈依赖性。随着功率密度的增加,光电流相应地增加。设计了一种以掺杂VO2薄膜为导电沟道的场效应晶体管（MOSFET）器件,通过光刻、刻蚀、电子束蒸发、磁控溅射沉积等工艺,来完成器件的制备。进行了IDS-VG传输特性测试、IDS-VDS输出特性测试及可见光、红外光响应特性测试,电学特性表明,改变栅极电压（VG）的大小,可实现对沟道电阻的调控。光电研究表明,通过增加栅极负电压,可缩短光电流响应时间,且响应速度更快,同时证实了所制备的MOSFET器件具有较高灵敏度和快速响应能力。
郭鹏飞[7]（2019）在《氧化钒薄膜的磁控溅射生长及其光电性能研究》文中进行了进一步梳理二氧化钒（VO2）是一种相变材料,当温度达到相变点时,VO2发生由低温半导体态到高温金属态的可逆转变,这种变化在数十个纳秒之间,同时伴随着电学和光学性质的突变,如在相变过程中其方块电阻（率）和红外-近红外光学透过反射率的重要改变。基于这一系列优异的光电特性,使得其材料具有较高的实用价值和广阔的应用前景,因此近年来备受广大学者的关注与研究。钒（V）作为3d过渡区的金属元素,具有多价性质,除了不同价态的钒氧化合物以外,同价态的二氧化钒之间存在着多种不同的晶相,因此制备纯相高品质的二氧化钒薄膜仍是此领域的难题。本文以钒系氧化物为研究对象,在硅基底和石英衬底上制备了一系列高品质的VO2、VO2（B）和V2O3薄膜,意在通过制备工艺提高薄膜的结晶度与纯度,以提升VO2薄膜的光电性能。借助场发射扫描电镜（FE-SEM）、X射线衍射仪（XRD）对样品的微观结构和品相结构进行表征,通过四探针电阻测试仪和可见-近红外-红外分光光度计测试了样品的变温方阻和透过率。重点研究了氧化钒薄膜在微测辐射热计和热致变色智能窗方面的应用,系统地讨论了不同制备工艺对氧化钒薄膜的电学方块电阻随温度的变化和光学透过率等性质的影响。论文主要包括以下几个方面:1)分析了VO2薄膜的相变特性与价态结构,介绍了沉积VO2薄膜的工艺流程,采用射频磁控溅射法,经过反复试验,我们最终获得了多组在硅和石英衬底上沉积VO2薄膜的工艺参数,且每组参数制备的样品结晶性良好、可重复性高。此外,在不同衬底上表现出有差异的结晶状况,同一工艺参数下,在单晶硅上制备的薄膜样品的衍射峰总是比石英衬底上的更强,结晶度比石英衬底上制备的薄膜更好。2)根据应用的实际需求和与传感器技术的兼容性等问题,我们以350℃的沉积温度在单抛（100）硅衬底上通过改变氧气流量制备了一系列VO2薄膜,对其结晶状况、方块电阻随温度变化情况进行了系统的分析。晶面衍射峰的移动说明氧气流量的增加引起了薄膜内部晶格结构的改变,氧气流量的增加导致薄膜晶粒尺寸呈现出逐渐增大的趋势,获得的样品具有优异的电学性能,可作为热敏材料使用。3)通过射频磁控溅射法直接一步在石英衬底上溅射VO2薄膜,无需后退火程序,简化了复杂的制备工艺,研究了氧气流量对薄膜的物相结构、表面形貌和光电特性的影响,重点分析了样品的透过率随温度的变化。观察到溅射期间氧气流量对沉积薄膜的晶相形成具有显着影响,进而使薄膜的热致变色性能受到影响。我们在石英衬底上生长的高质量纯相VO2薄膜对智能窗的应用具有很大潜力。4)对亚稳态VO2（B）、V2O3等薄膜材料的制备进行了详细的介绍,通过物相结构、表面形貌、高低温四探针电阻测试等手段对样品的进行了表征。常温下亚稳态VO2（B）薄膜没有发生半导体-金属的相变现象和热滞后效应,可以应用于非制冷红外探测器。通过沉积获得了沿多种晶相生长的V2O3薄膜,可以作为晶种层生长VO2薄膜以提高后者的结晶度和热致变色性能。
陈哲权[8]（2019）在《非晶硅非制冷红外焦平面阵列设计制备及抗冲击特性研究》文中指出非制冷红外焦平面阵列具有低成本,低功耗,无需制冷等优点,在军用和民用领域获得了广泛的应用。论文以非晶硅型非制冷红外焦平面阵列为研究对象,开展了非晶硅热敏薄膜的电学特性研究,像元结构光学、热学和力学三方面的优化设计,并进行了阵列制备试验。首先,论文开展了工艺参数对非晶硅薄膜电学特性的影响研究。采用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）制备了不同锗含量的非晶硅薄膜。通过电学测试,测得薄膜样片的电阻温度系数（TCR）和电阻率。测试结果表明:随着反应气体流量比（GeH4/SiH4）的增加,薄膜的TCR和电阻率呈现下降趋势。而过高的锗掺杂在进行金属剥离工艺后会使非晶硅薄膜发生裂解。论文最终确定了制备高质量,高TCR（-3.5%/K）和适中电导率(1.47×10-3（Ωcm）-1)非晶硅薄膜的相关工艺参数。第二,论文开展了阵列像元结构的光学和热学设计。基于光学导纳矩阵法构建了像元红外谐振腔吸收率数学模型,通过数值仿真对谐振腔膜系厚度进行优化,得到了8-14mm波段平均红外吸收率达93%的膜系结构;针对不同桥臂构型像元的热学参数进行理论计算和仿真分析,并以像元热变形为指标优化了桥臂膜系厚度;根据热电偶合仿真结果分析了直流偏置和脉冲偏置对像元性能的影响。第三,针对焦平面阵列像元的力学性能和抗冲击特性进行了研究。通过纳米压痕测试,论文开展了氮化硅沉积参数（高低频时间配比差异）、退火温度和光刻工艺对氮化硅薄膜弹性模量及硬度的影响研究;推导了适用于U型微桥结构整体升高相同温度和桥臂温度呈梯度分布两种情况下桥臂变形大小的解析解,并通过仿真加以验证;分别对像元垂直和水平方向施加冲击载荷进行抗冲击特性仿真,并根据像元的冲击敏感性分析优化桥臂结构长度和宽度的关键尺寸。最后,综合优化设计结果,进行非制冷红外焦平面阵列的制备及流片测试。进行了制备工艺流程设计和版图设计;流片过程中,对关键工艺包括lift-off剥离工艺和电极柱孔刻蚀工艺加以优化改进,并对关键工艺步骤进行形貌表征;流片完成后,通过热响应测试,确定了所设计像元的热响应时间参数,测得双Ⅰ型像元热响应时间为4.03ms,U型像元14.80ms。
康炀东[9]（2017）在《钨掺杂氧化钒基非制冷红外探测器的制备与性能研究》文中认为近年来,非制冷型红外探测器由于具有低能耗和低成本的优势,越来越多地吸引了商业应用方面的关注。对于非制冷型红外探测器而言,研究人员最关注两个问题,—一方面是采取什么样的方式来优化热敏材料的特性从而获得理想的器件探测性能,另一方面是如何改进制备探测器的工艺流程包括微桥结构等来使得热绝缘性尽量提高。VOx已经成为微测辐射热计型非制冷红外探测器的核心材料,但纯净的氧化钒材料由于成分与结构单一,比较难满足现今越来越多元化的需求,所以我们一般可以通过掺杂的方式来提升其性能。本文在探索了微测辐射热计的制备工艺的基础上,通过磁控溅射法制备了钨掺杂氧化钒微测辐射热计与非钨掺杂氧化钒微测辐射热计,然后通过测试分析电阻温度特性和光电响应与噪声电压,探讨钨掺杂对于微测辐射热计的影响。本文的主要研究内容和成果综述如下:1.利用直流磁控溅射设备生长了掺钨VOx薄膜和非钨掺杂VOx薄膜。通过测试,我们得到钨掺杂氧化钒薄膜室温电阻为160KΩ,TCR数值为-3.169%·K-1,非钨掺杂氧化钒薄膜室温电阻为125KQ,TCR数值为-3.105%·K-1。在其余条件相同的情况下,钨掺杂后,器件相变温度降低了16℃左右,热滞宽度缩短了 5℃左右,器件的响应率得到了不同程度的提高最大提高达到52V/W,噪声干扰在一定程度上降低了。2.设计了工艺流程,采用聚酰亚胺作为牺牲层,在Si衬底上利用光刻技术成功制备了具有表面微桥结构1x9线阵型氧化钒微测辐射热计,探索了最佳的器件制备工艺方案,采取Si/SiO2/Si3N4/SiO2/Si3N4来作为支撑层,厚度分别为100nm/100 nm/300 nm/100 nm/100nm,以及氧化钒薄膜生长后就进行退火处理,来有效防止微桥结构的断裂。3.对单元器件进行测试,发现器件的探测率在一定的范围内存在着一个极大值,探测率并不随着偏置电流的增大而一直增大,本研究中,40μA是探测率的峰值。并且当温度为800℃,偏置电流为40μA,辐射信号的调制频率分别为40和80 Hz时,利用钨掺杂氧化钒作为光敏感层的探测器的探测率D*值分别为1.81x108和1.46x108cmHz1/2/W,利用非钨掺杂氧化钒作为光敏感层的探测器的探测率D*值分别为1.72×108和1.37×108cmHz1/2/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。综合以上研究表明,这种结构的微测辐射热计型红外探测器件可以在未来作为高性能探测器应用,钨掺杂是可以有效改善氧化钒薄膜性能从而提高探测器性能的方法。
颜毓雷[10]（2014）在《微测辐射热计用V2O5薄膜的制备及性能研究》文中认为V2O5半导体材料，具有良好的光电学性能，在红外探测器、气敏传感器、湿敏传感器、正极材料等领域有广泛的应用潜能。但纯的V2O5薄膜电阻很大，通过改进制备工艺来降低V2O5薄膜的电阻，以满足不同器件的使用要求。采用钒靶在氩气和氧气中进行反应磁控溅射，在玻璃基体上制备了V2O5薄膜，利用XRD、四探针测试仪、紫外-可见近红外分光光度计、AFM、SEM等对薄膜的结构、光电性能及形貌进行表征和测试，分析了氧氩比和退火工艺对V2O5薄膜的结构和电学性能的影响。此外，设计了V2O5/V/V2O5三层膜结构，来降低V2O5薄膜的电阻。研究了氧氩比、退火温度、退火气氛等对玻璃基体上制备的V2O5薄膜结构和性能的影响，得到制备V2O5薄膜的最佳氧氩比为1.5:25，最佳退火工艺为450℃，保温1h,空气中退火。同时，还研究了V层溅射时间对V2O5/V/V2O5三层膜电学性能的影响，得出当V层溅射时间为25min时，三层膜具有最佳电学性能，其方块电阻为38.5K，TCR为-2.18%K﹣1。此外，还研究了中间层元素对三层膜红外吸收的影响。用W,Ti代替V2O5/V/V2O5三层膜的中间V层，制备出的V2O5/W/V2O5和V2O5/Ti/V2O5三层膜，与V2O5/V/V2O5三层膜的红外吸收特性不同。
二、微测辐射热计用氧化钒薄膜制备及特性（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、微测辐射热计用氧化钒薄膜制备及特性（论文提纲范文）
（1）新型Mn-Co-Ni-O薄膜探测器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 引言 |
| 1.1 红外辐射与探测技术 |
| 1.2 太赫兹波的性质及探测技术 |
| 1.3 非制冷型微测辐射热计发展现状 |
| 1.3.1 微测辐射热计在红外波段的研究状况 |
| 1.3.2 微测辐射热计在太赫兹波段的研究状况及瓶颈 |
| 1.4 超材料吸波器 |
| 1.5 Mn-Co-Ni-O薄膜材料及器件的研究进展 |
| 1.5.1 Mn-Co-Ni-O薄膜材料的研究 |
| 1.5.2 Mn-Co-Ni-O薄膜探测器研究进展 |
| 1.6 本文的研究内容和意义 |
| 第2章 Mn-Co-Ni-O薄膜及器件的制备、表征和研究方法 |
| 2.1 Mn-Co-Ni-O薄膜材料的制备方法 |
| 2.2 Mn-Co-Ni-O薄膜的研究方法 |
| 2.3 器件性能表征系统 |
| 2.3.1 黑体测试系统 |
| 2.3.2 太赫兹/毫米波响应测试系统 |
| 2.4 评价器件性能的指标 |
| 2.4.1 响应率 |
| 2.4.2 噪声等效功率 |
| 2.4.3 探测率 |
| 2.4.4 响应速度 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于硅介质结构的红外增强型探测器 |
| 3.1 导模共振 |
| 3.2 器件的仿真 |
| 3.2.1 传统薄膜型器件 |
| 3.2.2 基于硅介质结构的薄型探测器 |
| 3.2.3 基于硅介质结构的厚型探测器 |
| 3.3 器件的制备 |
| 3.4 器件的测试 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于矩形金属孔阵列的偏振型太赫兹探测器 |
| 4.1 太赫兹的场增强现象 |
| 4.2 矩形金属孔的结构与特性研究 |
| 4.2.1 矩形金属孔结构设计 |
| 4.2.2 矩形金属孔的几何尺寸对MCNO吸收曲线的影响 |
| 4.2.3 材料参数对MCNO吸收曲线的影响 |
| 4.3 器件的制备 |
| 4.4 器件的性能测试 |
| 4.4.1 器件的响应 |
| 4.4.2 器件的频率选择性 |
| 4.4.3 器件的偏振 |
| 4.4.4 器件的时间常数 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于天线耦合的光栅型毫米波探测器 |
| 5.1 天线概述 |
| 5.2 基于偶极子天线的毫米波器件仿真与研究 |
| 5.3 基于天线耦合的光栅型器件仿真 |
| 5.3.1 光栅型器件 |
| 5.3.2 基于天线耦合的光栅型器件 |
| 5.4 器件的制备 |
| 5.5 器件的测试 |
| 5.5.1 器件的响应 |
| 5.5.2 器件的偏振特性 |
| 5.5.3 器件的时间常数 |
| 5.5.4 毫米波定量探测的特性 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及在学期间发表学术论文与研究成果 |
（2）二氧化钒复合膜的溅射生长与光电性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 VO_2的结构性质及相变机理 |
| 1.2.1 VO_2的结构及性质 |
| 1.2.2 相变机理 |
| 1.3 VO_2薄膜的应用 |
| 1.3.1 光存储材料 |
| 1.3.2 光电开关 |
| 1.3.3 红外热敏电阻材料 |
| 1.3.4 智能窗 |
| 1.4 VO_2薄膜的研究现状 |
| 1.4.1 在智能窗应用领域的研究现状 |
| 1.4.2 在微测辐射热计领域的研究现状 |
| 1.5 目前存在的问题 |
| 1.6 论文选题依据及内容安排 |
| 参考文献 |
| 第2章 薄膜的制备方法及表征 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 常见薄膜的制备方法 |
| 2.2.1 溶胶凝胶法 |
| 2.2.2 分子束外延法 |
| 2.2.3 化学气相沉积法 |
| 2.2.4 磁控溅射法 |
| 2.3 磁控溅射法制备薄膜 |
| 2.3.1 实验设备 |
| 2.3.2 实验材料 |
| 2.3.3 样品制备流程 |
| 2.4 薄膜的表征方法 |
| 2.4.1 X射线衍射(XRD) |
| 2.4.2 场发射扫描电子显微镜(FESEM) |
| 2.4.3 原子力显微镜(AFM) |
| 2.4.4 薄膜电学性能表征 |
| 2.4.5 薄膜光学性能表征 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 TiO_2缓冲层对VO_2薄膜的性能影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 溅射电源的分类与选取 |
| 3.2.1 溅射电源的分类 |
| 3.2.2 电源的选取 |
| 3.3 二氧化钒薄膜的制备 |
| 3.3.1 实验条件 |
| 3.3.2 XRD分析 |
| 3.3.3 SEM分析 |
| 3.3.4 AFM分析 |
| 3.3.5 二氧化钒薄膜最佳制备条件 |
| 3.4 二氧化钛薄膜的制备条件。 |
| 3.4.1 实验探索条件 |
| 3.4.2 XRD分析 |
| 3.4.3 SEM分析 |
| 3.4.4 AFM分析 |
| 3.4.5 二氧化钛最佳实验条件 |
| 3.5 TiO_2缓冲层对VO_2/石英晶体结构转变及性能的影响 |
| 3.5.1 实验条件 |
| 3.5.2 XRD分析 |
| 3.5.3 AFM分析 |
| 3.5.4 SEM分析 |
| 3.5.5 EDS能谱分析 |
| 3.5.6 电学性质分析 |
| 3.5.7 光学性质分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 V_2O_3缓冲层对VO_2薄膜的性能影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 微测辐射热计 |
| 4.2.1 工作原理 |
| 4.2.2 TCR值与微测辐射热计两者之间的关系 |
| 4.3 V_2O_3薄膜的制备条件 |
| 4.3.1 XRD分析 |
| 4.3.2 SEM分析 |
| 4.3.3 V_2O_3薄膜最佳制备条件 |
| 4.4 VO_2(B)薄膜的制备条件 |
| 4.4.1 XRD分析 |
| 4.4.2 SEM分析 |
| 4.4.3 VO_2(B)最佳制备条件 |
| 4.5 V_2O_3对VO_2(B)薄膜的性能影响 |
| 4.5.1 实验条件 |
| 4.5.2 XRD分析 |
| 4.5.3 AFM分析 |
| 4.5.4 SEM分析 |
| 4.5.5 电学性质分析 |
| 4.5.6 光学性质分析 |
| 4.5.7 TCR值的计算 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（3）基于标准集成电路工艺的微测辐射热计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 红外探测器概述 |
| 1.2.1 光子红外探测器 |
| 1.2.2 热红外探测器 |
| 1.3 微测辐射热计研究现状与发展趋势 |
| 1.4 基于集成电路工艺的微测辐射热计研究现状 |
| 1.5 本文的研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 微测辐射热计的基本理论 |
| 2.1 红外辐射理论 |
| 2.1.1 普朗克(Planck)定律 |
| 2.1.2 斯特藩-玻尔兹曼(Stefan-Boltzmann)定律 |
| 2.1.3 维恩位移定律 |
| 2.2 微测辐射热计的工作原理 |
| 2.3 微测辐射热计的性能参数 |
| 2.3.1 微测辐射热计的热学特性 |
| 2.3.2 微测辐射热计的光电特性 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 基于金属化多晶硅材料的电阻型微测辐射热计研究 |
| 3.1 器件设计及仿真 |
| 3.1.1 金属化多晶硅材料及器件结构设计 |
| 3.1.2 光性能仿真 |
| 3.1.3 热性能仿真 |
| 3.2 工艺制备 |
| 3.2.1 标准CMOS工艺 |
| 3.2.2 Post-CMOS工艺 |
| 3.3 性能表征 |
| 3.3.1 电阻及温度电阻系数(TCR) |
| 3.3.2 电压响应率(R_V)及噪声功率密度谱 |
| 3.3.3 探测率(D~*) |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 带光栅结构的微测辐射热计研究 |
| 4.1 结构设计及仿真 |
| 4.1.1 光栅结构和器件结构设计 |
| 4.1.2 光性能仿真 |
| 4.1.3 热性能仿真 |
| 4.2 工艺制备 |
| 4.2.1 标准CMOS工艺 |
| 4.2.2 Post-CMOS工艺 |
| 4.3 性能表征 |
| 4.3.1 电阻及温度电阻系数(TCR) |
| 4.3.2 激光光束诱导光电流(LBIC)测试及噪声功率密度谱 |
| 4.3.3 探测率(D~*) |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 硕士期间成果 |
| 致谢 |
（4）小尺寸微桥结构探测单元设计与性能测试研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 红外探测技术发展 |
| 1.3 红外微测辐射热计 |
| 1.3.1 微桥结构 |
| 1.3.2 工作原理 |
| 1.3.3 发展现状与研究方向 |
| 1.4 选题背景、研究现状 |
| 1.4.1 选题依据与意义 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第二章 微测辐射热计研究 |
| 2.1 基本性能 |
| 2.2 性能分析 |
| 2.2.1 力学分析 |
| 2.2.2 光学分析 |
| 2.2.3 电学分析 |
| 2.2.4 热学分析 |
| 2.3 有限元仿真 |
| 2.3.1 有限元三维建模 |
| 2.3.2 材料选择及工艺设计 |
| 2.3.3 电学有限元分析 |
| 2.3.4 热学有限元分析 |
| 2.3.5 噪声分析 |
| 2.3.6 噪声等效温差 |
| 2.3.7 应力计算 |
| 2.4 单元测试 |
| 2.4.1 响应率 |
| 2.4.2 热时间常数 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 微测辐射热计有限元设计仿真 |
| 3.1 电学仿真 |
| 3.1.1 电学有限元分析 |
| 3.1.2 其余结构电学仿真结果 |
| 3.2 热电耦合仿真 |
| 3.2.1 仿真参数设置 |
| 3.2.2 仿真计算 |
| 3.2.3 三种结构结果 |
| 3.3 吸收率计算 |
| 3.3.1 吸收模型分析 |
| 3.3.2 吸收计算结果 |
| 3.4 噪声计算 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 微测辐射热计测试 |
| 4.1 测试原理与内容 |
| 4.2 单元结构响应测试 |
| 4.2.1 测试平台连接 |
| 4.3 响应测试 |
| 4.3.1 响应率测试 |
| 4.3.2 热时间常数计算 |
| 4.3.3 响应对比分析 |
| 4.4 吸收率测试 |
| 4.5 误差分析与改进 |
| 4.5.1 工艺偏差 |
| 4.5.2 自热效应误差 |
| 4.5.3 TCR矫正 |
| 4.5.4 吸收率误差改进 |
| 4.5.5 数据处理改进 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 12μm×12μm微测辐射热计结构设计 |
| 5.1 结构设计思路 |
| 5.2 像元结构设计 |
| 5.2.1 像元版图设计 |
| 5.2.2 像元厚度设计 |
| 5.2.3 残余应力来源 |
| 5.2.4 残余应力仿真 |
| 5.3 12μm×12μm有限元仿真计算 |
| 5.3.1 电学仿真 |
| 5.3.2 热电耦合仿真 |
| 5.4 吸收率研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（5）Cr-Nb共掺杂VO2外延薄膜金属—绝缘体转变与温度传感特性研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 二氧化钒的研究现状 |
| 1.2.1 二氧化钒的晶体结构与结构相变 |
| 1.2.2 二氧化钒的金属—缘体相变特性 |
| 1.2.2.1 二氧化钒的光学特性 |
| 1.2.2.2 二氧化钒的电学特性 |
| 1.3 VO_2金属—绝缘体转变的调控研究 |
| 1.3.1 应变调控 |
| 1.3.2 电场调控 |
| 1.3.3 掺杂调控 |
| 1.4 本论文的研究意义和主要研究内容 |
| 1.4.1 本论文拟解决的关键科学问题 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 1.4.3 研究意义 |
| 第二章 VO_2外延薄膜的制备工艺与表征技术 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 几种二氧化钒外延薄膜主要制备技术 |
| 2.2.1 溅射沉积技术 |
| 2.2.2 脉冲激光沉积技术(PLD) |
| 2.2.3 分子束外延制备(Molecular Beam Epitaxy,MBE) |
| 2.2.4 蒸发镀膜法 |
| 2.2.5 化学气相沉积法(CVD) |
| 2.2.6 Sol-Gel法 |
| 2.3 X射线薄膜表征技术 |
| 2.3.1 X射线衍射(XRD) |
| 2.3.2 X射线反射技术(XRR) |
| 2.4 RAMAN光谱 |
| 2.5 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.6 输运性能测量 |
| 2.6.1 综合物性测量系统(PPMS) |
| 2.6.2 自搭建输运测量系统(原位光调控) |
| 第三章 Cr-Nb共掺杂VO_2外延薄膜的制备与相变调控 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 反应磁控溅射工艺制备掺杂VO_2外延薄膜 |
| 3.2.1 高真空射频磁控溅射系统介绍 |
| 3.2.2 实验准备 |
| 3.2.3 实验过程 |
| 3.2.4 实验注意事项 |
| 3.3 掺杂VO_2外延薄膜的微结构及其金属—绝缘体转变调控 |
| 3.3.1 XRD分析 |
| 3.3.2 RAMAN分析 |
| 3.3.3 VO_2外延薄膜的价态分析 |
| 3.3.4 掺杂对VO_2外延薄膜金属—绝缘体相变特性的影响 |
| 3.4 掺杂调控VO_2外延薄膜相变的机制 |
| 3.5 VO_2外延薄膜金属—绝缘体转变的应变调控 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 Cr-Nb共掺杂VO_2外延薄膜温度和光传感特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 温度传感特性研究 |
| 4.2.1 温度传感系数的计算与比较 |
| 4.2.2 温度传感特性对掺杂的依赖 |
| 4.3 光传感特性研究 |
| 4.3.1 光传感特性与温度的关系研究 |
| 4.3.2 光传感特性与光波长的关系研究 |
| 4.4 共掺杂VO_2薄膜的潜在应用 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
（6）钼掺杂二氧化钒薄膜生长及器件制备（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 二氧化钒的研究现状 |
| 1.2.1 二氧化钒的晶体结构 |
| 1.2.2 相变机理 |
| 1.2.3 二氧化钒的应用 |
| 1.3 掺杂二氧化钒的研究进展 |
| 1.4 掺杂二氧化钒薄膜制备方法 |
| 1.4.1 真空蒸镀法 |
| 1.4.2 溅射法 |
| 1.4.3 溶胶、凝胶法 |
| 1.4.4 化学气相沉积法 |
| 1.5 论文的选题背景和研究内容 |
| 1.5.1 选题背景 |
| 1.5.2 本文主要研究内容 |
| 2 钼掺杂二氧化钒纳米薄膜的生长结构和形貌的表征 |
| 2.1 VS生长法制备钼掺杂二氧化钒纳米薄膜 |
| 2.1.1 实验装置和实验原材料 |
| 2.1.2 VS生长法制备二氧化钒纳米薄膜的生长机理 |
| 2.1.3 VS法制备钼掺杂的二氧化钒纳米薄膜生长过程 |
| 2.2 钼掺杂二氧化钒纳米薄膜的形貌和结构分析 |
| 2.2.1 掺杂二氧化钒纳米薄膜表征方法 |
| 2.2.1.1 掺杂二氧化钒纳米薄膜形貌测试方法 |
| 2.2.1.2 掺杂二氧化钒结构测试方法 |
| 2.2.2 掺杂二氧化钒纳米薄膜的形貌表征 |
| 2.2.2.1 掺杂对二氧化钒纳米薄膜形貌的影响 |
| 2.2.2.2 掺杂对二氧化钒纳米薄膜结构的影响 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 钼掺杂二氧化钒薄膜相变及光电特性分析 |
| 3.1 钼掺杂二氧化钒薄膜的电极制备 |
| 3.1.1 实验方案 |
| 3.1.2 光刻工艺 |
| 3.1.3 刻蚀工艺 |
| 3.1.4 金属电极制作工艺 |
| 3.1.4.1 套刻金属电极 |
| 3.1.4.2 沉积金属电极 |
| 3.1.4.3 剥离工艺 |
| 3.1.5 退火工艺 |
| 3.2 钼掺杂二氧化钒薄膜的特性分析 |
| 3.2.1 掺杂对二氧化钒薄膜相变温度的影响 |
| 3.2.2 真空度对掺杂二氧化钒薄膜电阻的影响 |
| 3.2.3 掺杂二氧化钒薄膜的光电响应性能研究 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 掺杂二氧化钒MOSFET器件的性能研究 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 基于二氧化钒MOSFET器件结构的设计与制备 |
| 4.2.1 MOSFET结构的设计 |
| 4.2.2 MOSFET器件的制备 |
| 4.3 MOSFET器件的性能测试 |
| 4.3.1 MOSFET器件的电学特性 |
| 4.3.2 MOSFET器件的光学性能特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（7）氧化钒薄膜的磁控溅射生长及其光电性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 VO_2 的价态结构与相变特性 |
| 1.3 VO_2 薄膜的应用 |
| 1.3.1 光电开关器件 |
| 1.3.2 光存储材料 |
| 1.3.3 红外探测器激光防护层 |
| 1.3.4 微测辐射热计 |
| 1.3.5 智能窗 |
| 1.4 论文主要研究内容、目的和意义 |
| 参考文献 |
| 第2章 薄膜样品的制备工艺与表征 |
| 2.1 VO_2 薄膜的制备方法 |
| 2.1.1 溶胶-凝胶法(Sol-Gel) |
| 2.1.2 脉冲激光沉积法 |
| 2.1.3 化学气相沉积法 |
| 2.1.4 溅射法 |
| 2.2 磁控溅射法制备VO_2薄膜 |
| 2.3 实验设备与材料 |
| 2.3.1 实验设备介绍 |
| 2.3.2 实验材料介绍 |
| 2.4 工艺流程 |
| 2.5 VO_2 薄膜表征与测试方法 |
| 2.5.1 样品的物相分析 |
| 2.5.2 表面形貌和厚度测试 |
| 2.5.3 电学性能表征 |
| 2.5.4 光学性能表征 |
| 2.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 氧化工艺对二氧化钒薄膜的影响 |
| 3.1 硅基底氧气流量对VO_2薄膜的影响 |
| 3.1.1 实验过程 |
| 3.1.2 实验结果与讨论 |
| 3.2 石英基底氧气流量对VO_2薄膜的影响 |
| 3.2.1 实验过程 |
| 3.2.2 实验结果与讨论 |
| 3.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 VO_2(B)和V_2O_3 的制备及其性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 亚稳态VO_2(B)薄膜的性能研究 |
| 4.2.1 VO_2(B)薄膜的制备 |
| 4.2.2 结果与分析 |
| 4.3 V_2O_3 薄膜的性能研究 |
| 4.3.1 V_2O_3 薄膜的制备 |
| 4.3.2 结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（8）非晶硅非制冷红外焦平面阵列设计制备及抗冲击特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.1.1 选题意义 |
| 1.1.2 红外探测器种类 |
| 1.1.3 非制冷红外焦平面阵列发展概况 |
| 1.2 非制冷红外焦平面阵列概述 |
| 1.2.1 焦平面阵列基本工作原理 |
| 1.2.2 红外敏感薄膜材料种类 |
| 1.2.3 热平衡方程 |
| 1.2.4 焦平面阵列性能参数 |
| 1.3 焦平面阵列抗冲击性能研究 |
| 1.4 论文主要工作 |
| 2 非晶硅热敏材料电学特性研究 |
| 2.1 非晶硅薄膜沉积工艺 |
| 2.2 非晶硅薄膜性能测试 |
| 2.2.1 测试方法 |
| 2.2.2 GeH_4/SiH_4 流量比对薄膜质量的影响 |
| 2.2.3 GeH_4/SiH_4 流量比对TCR和电导率的影响 |
| 2.2.4 GeH_4/SiH_4 流量比对薄膜电阻非均匀性的影响 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 非晶硅非制冷红外焦平面阵列像元设计 |
| 3.1 红外谐振腔设计 |
| 3.1.1 红外吸收模型研究 |
| 3.1.2 谐振腔膜系结构优化 |
| 3.2 像元构型设计分析 |
| 3.3 热学设计 |
| 3.3.1 热学参数研究 |
| 3.3.2 像元热学分析 |
| 3.3.3 桥臂膜系厚度优化设计 |
| 3.4 不同偏置形式下的像元热电偶合特性 |
| 3.4.1 像元直流偏置 |
| 3.4.2 像元脉冲偏置 |
| 3.4.3 热电耦合有限元分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 像元力学性能研究 |
| 4.1 氮化硅薄膜力学性能测试 |
| 4.1.1 氮化硅薄膜沉积试验 |
| 4.1.2 工艺条件对薄膜力学性能影响分析 |
| 4.2 桥臂结构变形研究 |
| 4.2.1 微桥膜系应力解析模型 |
| 4.2.2 氮化硅-钛-氮化硅桥臂结构 |
| 4.3 像元抗冲击特性研究 |
| 4.3.1 模态分析 |
| 4.3.2 冲击仿真分析 |
| 4.3.3 像元结构冲击敏感性分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 阵列制备及测试 |
| 5.1 制备工艺流程设计 |
| 5.2 版图设计 |
| 5.3 阵列流片试验及测试 |
| 5.3.1 关键工艺研究及形貌检测 |
| 5.3.2 像元热响应时间测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（9）钨掺杂氧化钒基非制冷红外探测器的制备与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 红外辐射简介 |
| 1.1.1 红外探测器的发展历程 |
| 1.2 红外探测器的分类 |
| 1.2.1 光电探测器 |
| 1.2.2 热电探测器 |
| 1.3 红外探测器的应用 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.4.1 国外知名厂商 |
| 1.4.2 国内发展情况 |
| 1.4.3 发展前景 |
| 1.5 本课题的研究目的和研究内容 |
| 第二章 微测辐射热计及其工作原理 |
| 2.1 微测辐射热计 |
| 2.2 微测辐射热计探测机理 |
| 2.3 探测器的评价参数 |
| 2.3.1 响应率 |
| 2.3.2 噪声等效功率 |
| 2.3.3 探测率 |
| 第三章 VO_x材料的制备及其电学特性 |
| 3.1 钒的氧化物 |
| 3.2 氧化钒薄膜的制备方法 |
| 3.2.1 蒸发法 |
| 3.2.2 脉冲激光沉积法(PLD) |
| 3.2.3 溶胶-凝胶法(Sol-Gel) |
| 3.2.4 磁控溅射法 |
| 3.3 氧化钒薄膜的掺杂 |
| 3.3.1 离子注入法 |
| 3.3.2 水热合成掺杂法 |
| 3.4 氧化钒薄膜的电学特性 |
| 第四章 VOx微测辐射热计器件工艺 |
| 4.1 微桥工艺 |
| 4.1.1 体硅微桥工艺 |
| 4.1.2 表面微桥工艺 |
| 4.1.3 多孔硅绝热层微桥工艺 |
| 4.1.4 柔性衬底工艺 |
| 4.2 VOx红外探测器器件制备工艺流程 |
| 4.2.1 光刻技术 |
| 4.2.2 实验设备 |
| 4.2.3 工艺制备 |
| 4.3 表面微桥器件工艺流程设计 |
| 4.3.1 残余应力来源及影响 |
| 4.3.2 减小残余应力方法 |
| 4.3.3 氧化钒薄膜退火的必要性 |
| 4.4 存在的主要问题与解决方案 |
| 4.5 改进工艺后的器件工艺制备 |
| 第五章 器件性能测试与分析 |
| 5.1 微测辐射热计的I-V特性 |
| 5.2 微测辐射热计的光电响应特性 |
| 5.3 微测辐射热计的噪声电压 |
| 5.4 微测辐射热计的探测率 |
| 5.5 测试过程中出现的问题与总结 |
| 第六章 总结及前景展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
（10）微测辐射热计用V2O5薄膜的制备及性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 插图清单 |
| 表格清单 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 红外探测器 |
| 1.1.1 红外探测器的介绍 |
| 1.1.2 红外探测器的发展 |
| 1.1.3 红外探测器分类 |
| 1.2 微测辐射热计的发展 |
| 1.3 微测辐射热计用薄膜材料 |
| 1.3.1 微测辐射热计用薄膜材料的介绍 |
| 1.4 氧化钒薄膜的介绍 |
| 1.5 V_2O_5薄膜的晶体结构及其应用 |
| 1.5.1 V_2O_5薄膜的晶体结构 |
| 1.5.2 V_2O_5薄膜的应用 |
| 1.6 本文研究的目的、内容和创新点 |
| 1.6.1 研究目的 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 1.6.3 本文创新点 |
| 第二章 薄膜的制备和表征 |
| 2.1 薄膜的形成机理 |
| 2.1.1 薄膜的形成过程 |
| 2.2 薄膜的制备方法 |
| 2.2.1 真空蒸发镀 |
| 2.2.2 溅射镀膜法 |
| 2.2.3 分子束外延镀膜法 |
| 2.2.4 离子束沉积镀膜法 |
| 2.2.5 脉冲激光沉积法 |
| 2.2.6 化学气相沉积 |
| 2.2.7 溶胶-凝胶法 |
| 2.3 磁控溅射法制备薄膜的原理 |
| 2.3.1 磁控溅射法的原理 |
| 2.3.2 磁控溅射法制备薄膜的操作流程 |
| 2.4 薄膜的表征方法 |
| 2.4.1 X 射线衍射分析 |
| 2.4.2 方块电阻的测量 |
| 2.4.3 电阻温度系数的测量 |
| 2.4.4 薄膜近红外吸收性能的测试 |
| 2.4.5 原子力显微镜 |
| 2.4.6 扫描电子显微镜 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 玻璃基片上单层 V2O5薄膜的制备及性能 |
| 3.1 氧氩比对 V_2O_5薄膜的影响 |
| 3.1.1 氧氩比对 V_2O_5薄膜组织结构的影响 |
| 3.1.2 氧氩比对 V_2O_5薄膜方块电阻的影响 |
| 3.1.3 氧氩比对 V_2O_5薄膜形貌的影响 |
| 3.2 退火气氛对 V_2O_5薄膜的影响 |
| 3.2.1 退火气氛对 V_2O_5薄膜组织结构的影响 |
| 3.2.2 退火条件对 V_2O_5薄膜方块电阻的影响 |
| 3.2.3 退火气氛对 V_2O_5薄膜形貌的影响 |
| 3.3 薄膜的电学和电学性能的研究 |
| 3.3.1 薄膜电阻温度系数的研究 |
| 3.3.2 薄膜近红外吸收性能的研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 V_2O_5/V/V_2O_5三层膜的制备及其性能研究 |
| 4.1 微测辐射热计用 V_2O_5/V/V_2O_5三层膜的制备 |
| 4.1.1 V_2O_5/V/V_2O_5三层膜的制备工艺参数 |
| 4.1.2 溅射时间对薄膜电阻的影响 |
| 4.2 V_2O_5/V/V_2O_5薄膜的结构及性能研究 |
| 4.2.1 V_2O_5/V/V_2O_5薄膜的 XRD 图 |
| 4.2.2 V_2O_5/V/V_2O_5薄膜的电阻温度曲线 |
| 4.2.3 V_2O_5/V/V_2O_5及 V_2O_5薄膜红外吸收曲线 |
| 4.2.4 V_2O_5/V/V_2O_5薄膜的 AFM 图 |
| 4.2.5 V_2O_5/V/V_2O_5三层膜的 SEM 图 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 V_2O_5单层膜与 V_2O_5/V/V_2O_5三层膜结构和性能比较 |
| 5.1 V_2O_5/V/V_2O_5及 V_2O_5薄膜组织性能的比较 |
| 5.1.1 薄膜方块电阻的比较 |
| 5.1.2 薄膜的 XRD 图的比较 |
| 5.1.3 薄膜电阻温度曲线的比较 |
| 5.1.4 薄膜红外吸收曲线比较 |
| 5.1.5 薄膜的 AFM 图比较 |
| 5.2 本章小结 |
| 第六章 用 W,Ti 代替 V 层的三层膜的制备及其性能研究 |
| 6.1 V_2O_5/W/V_2O_5的制备及其性能研究 |
| 6.1.1 V_2O_5/W/V_2O_5薄膜的制备工艺及其方块电阻的测试 |
| 6.1.2 V_2O_5/W/V_2O_5薄膜的红外吸收性能 |
| 6.1.3 V_2O_5/W/V_2O_5薄膜的电阻温度曲线 |
| 6.1.4 V_2O_5/W/V_2O_5薄膜的 XRD 图谱 |
| 6.1.5 V_2O_5/W/V_2O_5薄膜的形貌观察 |
| 6.2 V_2O_5/Ti/V_2O_5的制备及其性能研究 |
| 6.2.1 V_2O_5/Ti/V_2O_5薄膜的制备及其方块电阻的测试 |
| 6.2.2 V_2O_5/Ti/V_2O_5薄膜的红外吸收性能 |
| 6.2.3 V_2O_5/Ti/V_2O_5薄膜的电阻温度曲线 |
| 6.2.4 V_2O_5/Ti/V_2O_5薄膜的 XRD 图 |
| 6.2.5 V_2O_5/Ti/V_2O_5薄膜的 AFM 图 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
四、微测辐射热计用氧化钒薄膜制备及特性（论文参考文献）
- [1]新型Mn-Co-Ni-O薄膜探测器的研究[D]. 胡涛. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [2]二氧化钒复合膜的溅射生长与光电性能研究[D]. 刘彩娟. 河南大学, 2020(02)
- [3]基于标准集成电路工艺的微测辐射热计研究[D]. 罗明成. 南京大学, 2020(04)
- [4]小尺寸微桥结构探测单元设计与性能测试研究[D]. 史佳欣. 电子科技大学, 2020(07)
- [5]Cr-Nb共掺杂VO2外延薄膜金属—绝缘体转变与温度传感特性研究[D]. 姚迎学. 合肥工业大学, 2020(02)
- [6]钼掺杂二氧化钒薄膜生长及器件制备[D]. 余韵. 东华理工大学, 2019(01)
- [7]氧化钒薄膜的磁控溅射生长及其光电性能研究[D]. 郭鹏飞. 河南大学, 2019(01)
- [8]非晶硅非制冷红外焦平面阵列设计制备及抗冲击特性研究[D]. 陈哲权. 南京理工大学, 2019(06)
- [9]钨掺杂氧化钒基非制冷红外探测器的制备与性能研究[D]. 康炀东. 广西大学, 2017(02)
- [10]微测辐射热计用V2O5薄膜的制备及性能研究[D]. 颜毓雷. 合肥工业大学, 2014(07)