非晶硅热成像敏感薄膜制备技术研究综述样本.doc

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。非晶硅热成像敏感薄膜制备技术研究综述摘要:非制冷红外探测器的发展是当前红外探测的重要研究领域。而测辐射热计作为非制冷红外探测的重要分支,随着材料科学和微电子技术的发展也被重点关注。作为红外探测的红外吸收层,非晶硅薄膜由于具有较高的电阻温度系数,已成为许多科研院所研究的重要材料。非晶硅薄膜一般含氢,称为氢化非晶硅薄膜(Si:H)。这种薄膜的制备常见等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。但由于得到的非晶硅电阻太大(甚至上百千欧),不易测量,用作红外吸收层需要合适的电阻。因此常对其进行掺杂。当前比较成熟的掺杂是进行汽相掺杂,即PECVD制备非晶硅薄膜过程中通入磷烷(PH)和乙硼烷(),但这两种气体都具有毒性,于是考虑用离子注入的方式,对制备好的非晶硅薄膜进行离子注入掺杂。注入金属考虑镁,钛,铜,锑,钇,镱等,也可考虑用硼固体直接注入,期望达到在高的电阻温度系数下,电阻率在几千欧姆厘米的量级。关键字:微测辐射热计,Si:H,离子注入。1前言热成像,起初是由人们用手在一个熄灭的火把的位置,感觉到温度来确定火把的位置发展而来的。这个距离单像点的辐射热检测计的出现有上千年的历史。这需要包括黑体辐射,热敏感材料的结晶学和化学特性,以及微电子图像扫描和显示技术。红外成像需要两步:第一步是将待测视场的热辐射聚焦于检测器件并产生物理效应,如光电导变化,这需要制冷设备;或者由于温度增加引起的材料物理特性变化,如测辐射热计。第二步,物理效应或物理变化经过一定的方式显示出来。在二十世纪20年代末,随着显示技术的发展,可显示出生动的可见图像。由此推动了红外成像技术进一步发展。经过好多努力,人们研制出机械式扫描和电子束扫描的红外照像管。直到20世纪60年代MOS硅电路得到发展,1968年Noble提出X-Y寻址成像阵列,才使得红外成像读出电路得以实现。现代红外成像技术开始于1920年代末,第一代热成像用银氧铯光电阴极系统的光电子发射效应,用在近红外探测,制成夜视图像增强器件,并用于军事。之后发展用混合碱光电阴极,如延长红硫-25光电阴极。1965年用掺铯砷化镓作为光电阴极,这是利用它的负电子亲和力作用实现的。这种技术最后发展为第三代图像增强器件,现今用于军事,用星光照明达到近红外夜视波长2微米。1940年代人们开始研究低光照下的图像增强技术作为军事应用。这里开始用目标和背景的热差进行红外光谱成像。于是中红外(3-5微米)和远红外(8-14微米)光谱探测技术在1950年代得到发展。1968年AGA公司用制冷单元锑化铟内在光电导效应制成真红外热成像单片红外敏感探测器,美国BarnesEngineering研制出热敏测辐射热计,之后发展为热释电探测器。1959年Lawson研制出第一个制冷红外探测器。她用碲镉汞作为内在半导体光电导器件,需要冷却至77K.探测范围为8到12微米。第二代制冷红外探测用光伏模式,噪声等效温差很低,仅为0.02摄氏度。运用全电子扫描阵列,但造价昂贵且需要制冷系统。1969年Tompsett研制出用热释电效应的热像管,之后在70年代发展到400线的分辨率,而且NETD达到0.2摄氏度。同时,她也提出了用于热成像的场效应管(FET),这里用热电和铁电材料混合薄膜沉积于FET导电层上。1980年代非制冷红外阵列开始起步发展。这种类型探测器由于造价低,且轻便得到很大重视。它主要有铁电材料阵列的热释电探测器和热敏材料制成的测辐射热计。现在它的分辨率可达300线,NETD仅0.04摄氏度。热释电探测器用的材料如钛酸钡,organiccrystaltriglycinesulfate(TGS)。热敏材料当前常见氧化钛薄膜。测微辐射热计利用材料的电阻温度效应,在红外辐射下,材料吸收辐射温度发生变化时,其电阻率也跟着发生变化,从而获得红外响应,将光信息转换为电信息。早在1880年,Langley开始研制铂制惠更斯桥的测辐射热计,20年后在19她能够探测15英里外的奶牛。1966年测辐射热计热成像的概念建立起来,1980年代微制造技术的发展促进了这种技术中热绝缘微结构制作技术的发展。当前非制冷红外探测器的主要研究方向分为热释电红外探测器和微测辐射热计红外探测阵列,这两种探测方式对所用的薄膜材料都要求极高,因此红外吸收薄膜材料的研究也成为除探测器结构之外研究的重点。(噪声等效温差NETD:定义为经过热成像系统观察到得横向尺寸无穷大的黑体的温度变化,此温度变化在焦平面阵列单元输出端产生的信噪比变化为1,或者单元器件信号读出电路接收到得信噪比变化为1.其等效定义是经过热成像系统观察到得两个并排放置的大面积黑体的温差,这一温差在两半阵列器件的信号输出上产生的信噪比差异为1,描述时应指明信号采自阵列输出端或