锆钛酸铅陶瓷红外探测器制备与性能分析

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2、有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要锆钛酸铅(PZT)材料是一种典型的铁电材料，具有优良的热释电性能。针对国内热释电红外探测器存在生产效率低和性能较差的缺点，本论文以锆钛酸铅(PZT)陶瓷作为敏感元，从制备工艺和器件设计入手，分别对炭黑红外吸收层的图形化、PZT敏感元的加工工艺和器件热绝缘结构进行研究，从而进一步提高探测器的生产效率和探测性能。本论文完成了二元单通道和四元双通道探测器的器件设计与制备，并利用热释电红外探测器性能测试

3、系统对器件的电压响应率(RV)、噪声等效功率(NEP)、探测率(D*)及热响应时间(τT)等性能指标进行测试。1、通过紫外感光油墨光刻工艺来实现吸收层图形化，满足工业化生产的要求。当油墨组分比例为3:1:0.5，甩胶参数为2800rpm、30s，曝光时间为2min时，可以获得边缘清晰、图形完整、表面有孔洞存在和吸收性能极佳的油墨吸收层，其在3μm~5μm和8μm~14μm两个大气窗口的吸收率分别为86%~90%和82%~89%。2、从电路设计、敏感元设计、热绝缘结构和封装设计四个方面完成了二元单通道和四元双通道探测器的器件设计。使用紫外感光油墨

4、光刻工艺、紫外激光加工工艺、超声压焊技术以及自动点胶等工艺，完成了上述两类器件的制备。3、根据热释电红外探测器性能测试系统得知：在5.3Hz下，二元单通道探测器RV为1.186×103V/W，NEP为5.1×10-10W，D*为3.67×108cmHz1/2W-1，τT为40ms；对于四元双通道探测器，两个测试通道在同一频率下的的探测能力存在差异，但是随着频率的提升，差距逐渐缩小，138.3Hz时两通道的D*均接近3.4×109cmHz1/2W-1，具有较佳的高频探测性能。4、用背悬空绝热结构代替PI绝热层，探测器性能提升明显。在5.3Hz下探

5、测器的RV为1.55×103V/W，提升了43.5%，D*为5.24×108cmHz1/2W-1，提高了42.8%，最大探测率达到5.59×109cmHz1/2W-1。在敏感元上加工隔热槽，可以进一步减小器件NEP，提升器件探测率。实验结果表明，具有6条隔热槽的探测器最大探测率可以达到6.87×109cmHz1/2W-1，说明与改变器件热绝缘结构相比，隔热槽的引入对探测器性能的提升效果更佳。关键词：PZT陶瓷，紫外感光油墨，紫外激光，热释电红外探测器IABSTRACTABSTRACTLeadzirconatetitanate(PZT)isaso

6、rtofferroelectricmaterial,whichhasgoodpyroelectricproperties.Sincethepyroelectricinfrareddetectorsofdomesticproductionhavelowperformanceandproductionefficiency,therelatedresearchesarerequisiteandvaluable.Thisthesismainlydoesresearchonthepatternedcarboninfraredabsorber,prepar

7、ationofPZTceramicsassensitiveelementsandthermal-insulatedstructuretoadvanceperformanceandproductionefficiencyofdetectors.Thesinglechanneldetectorofdoubleelementsanddoublechannelsdetectoroffourelementshavebeendesigned,fabricatedandmeasuredonthetestsystemofpyroelectricinfrared

8、detector,includingthevoltageresponsivity(RV),noiseequivalentpower(NEP),spec