微机械热电堆红外探测器由于无需致冷，后续检测电路简单，成本低等优点在许多领域得到了广泛应用。提出了一种采用互补金属氧化物半导体(CMOS)兼容技术及自对准工艺制作的微机械热电堆红外探测器，以减小微机械热电堆红外探测器的工艺复杂度，减小微小释放孔结构的制作难度。和传统的微机械热电堆红外探测器相比，自对准微机械热电堆红外探测器的释放孔大小是由多晶硅热电偶臂之间的间距确定，而不是由光刻工艺确定。为研究自对准微机械热电堆红外探测器性能和热电堆结构之间的关系，设计并制作了两种不同结构的自对准微机械热电堆红外探测器。测试结果表明方形热电堆结构可以获得大的输出电压及响应率，圆形热电堆结构则可以获得快的响应和大的探测率。

研究了具有"双材料梁-微镜一体化"特征结构的光读出红外成像阵列器件的机械特性对其性能的影响.通过理论计算和ANSYS模拟,分析了器件的热-机械灵敏度,对器件的结构参数进行了优化,并得到其热-机械灵敏度为2.14×10-3 rad/K;从器件的频率和阻尼特性出发,研究了器件的机械特性对热振动噪声和机械稳定性能的影响.研究结果表明:绝热梁断裂所需冲击载荷为8 945 g;器件的工作气压确定在50～200 Pa时,其热机械噪声和外界机械振动引起的噪声对器件性能的影响可忽略.该器件基本满足红外成像阵列器件的高灵敏度、低噪声的要求.

研制具有网格或条状图形的Si刻蚀膜靶,用于XUV系统中像传递函数的研究.在自截止腐蚀工艺制备Si平面薄膜的基础上,结合离子束刻蚀工艺,获得刻蚀深度为1.0 μm左右,网格尺寸为25 μm×25 μm,或条状线宽为5 μm的Si刻蚀膜;测量了Si刻蚀膜的形貌和刻蚀深度;研究了离子束刻蚀参数对图形形貌的影响.并介绍采用两种靶型获得的像传递函数信息.

提出了一种新颖的基于硅基法布里珀罗微腔阵列的光读出红外热成像器件,该器件利用光学读出技术将红外图像直接转化为可见光图像,其焦平面阵列(FPA)是一个基于微机电系统(MEMS)制作的法布里珀罗微腔阵列。阐明了器件的工作原理;完成了可动微镜结构、热机械、可见光读出部分设计。理论分析表明,对Al/SiO2双材料体系而言,SiO2厚度应大于0.3 μm,其最佳厚度比为0.598,相应的最大热机械灵敏度可达10-8 m/K。采用体硅微机电系统技术,实验制作出了50×50焦平面阵列。

针对提出的一种光读出热成像系统,对其焦平面阵列的光学和热学特性进行了详细的分析,主要涉及法布里珀罗微腔两个反射面的反射率、可动微镜的温度响应、噪声等效温差以及响应时间四个方面。理论分析表明

提出了一种新颖的光读出红外热成像系统设计.该系统利用光学读出技术将红外图像直接转化为可见光图像,其核心部件是一个基于微电子机械技术(MEMS)制作的法布里-泊罗(Fabry-Perot)微腔红外探测器列阵(F-PMCIRDA).通过对Au/SiNx双材料体系的理论分析,得出了可动微镜的最大热-机械灵敏度、机械-光灵敏度及其温度响应分别为6.47×10-9m/K、1.53×108m-1、2.05×10-4.对系统噪声分析表明:在目前的设计中,系统的噪声等效温差（NETD）为5.1K,而其极限值有望达到58mK.采用体硅MEMS工艺,制作出了50×50的Fabry-Perot微腔列阵.实验表明,在红外辐射作用下,可动微镜有明显的位移,验证了工作原理.