基于动态变温方法及间接热释电电流法的原理,设计并研制了一套已获专利授权的动态热释电系数测试系统.介绍了该系统的测量原理、设计方法及组成,用已知热释电系数值的锆钛酸铅(PZT)陶瓷及钽酸锂(LT)单晶作为参考样品对系统进行了调试,并对PZT、聚二氟乙烯(PVDF)及钛酸锶钡(BST)等几种常见的铁电薄膜材料的热释电系数进行了测试.结果表明,热释电系数测试值与参考值吻合很好,而且该系统具有控温精度高(±0.002℃)、噪声低(≤14 nV)、测试动态范围大(1×10-11～1×10-4 C·cm-2·K-1)等优点,它不仅能满足传统热释电模式工作的PZT系列材料热释电系数的测试需要,还可用于测量热释电-介电模式工作的BST系列材料的热释电系数.文中所开发的动态法热释电系数测试系统完全可满足未来铁电材料在红外探测应用领域的研究要求.

介绍了一种基于标准硅工艺的电容读出式微悬臂梁非制冷红外探测器的设计、制作以及集成读出电路的设计.该探测器用于探测室温下物体的红外辐射,其响应波长为8～12 μm.由于氮化硅和铝的热膨胀系数相差很大,用这两种材料的薄膜做成的双材料微悬臂梁在红外辐射下会发生弯曲,微悬臂梁和衬底形成一个可变电容,通过检测电容的变化来反映微悬臂梁的弯曲,从而可以探测红外辐射的情况.采用和探测器集成的CMOS读出电路对探测器信号进行读取,微悬臂梁的电容灵敏度可达2.5 fF/K,温度分辨率为0.1 K.

对用作室温红外探测敏感单元的非晶硅薄膜晶体管进行了研究,提出了一种新型SiO2栅介质非晶硅薄膜晶体管室温红外探测器.该探测器的基本工作机理与传统的SiNx栅介质薄膜晶体管相类似,但在器件性能方面不仅具有较高的响应度,而且具有更好的温度稳定性;在制作工艺方面具有更高的工艺重复性和栅介质淀积的均匀性.

大面积、高质量碲锌镉单晶是制备碲镉汞红外焦平面器件的理想衬底材料,而腐蚀法是常用的揭示碲锌镉晶体缺陷和评价晶体质量的方法之一.对碲锌镉晶体常用的Nakagawa、Everson、EAg1和EAg2四种腐蚀剂在碲锌镉材料(111)晶面上的腐蚀坑坑形进行了研究,结果发现,EAg2腐蚀剂在(111)B面上的腐蚀坑为平底坑,Everson腐蚀剂在(111)B面上产生的腐蚀坑包括平底坑和带有不同倾斜方向坑底的三角锥形坑,进一步的研究还表明,三角锥形坑并未沿着坑底的倾斜方向向下延伸.实验中也首次观察到了EAg腐蚀剂的黑白平底坑.对常用腐蚀剂的坑形特性研究,将有助于更好地利用腐蚀剂开展碲锌镉材料缺陷研究和晶体质量评价工作.

GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器由于其所依据的GaAs基材料较为成熟的材料生长和器件制备工艺,使其特别适合于高均匀性、大面积红外焦平面的应用.报道了甚长波256×1元GaAs/A1GaAs多量子阱红外焦平面器件的研制成果,探测器的峰值波长为15 μm,响应带宽大于1.5 μm.在40 K工作温度下,器件的平均黑体响应率Rp=3.96×106 V/W,平均黑体探测率为D*b=1.37×109 cm·Hz1/2/W,不均匀性为11.3%,并应用研制的器件获得了物体的热像图.