《基於波長轉換的光讀出室溫紅外探測新結構基礎研究》是依託電子科技大學,由劉爽擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於波長轉換的光讀出室溫紅外探測新結構基礎研究
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉爽
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
室溫紅外探測有著重要的軍事與民用套用潛力。目前室溫紅外探測器主要採用電讀出，結構複雜，工藝難度大。為解決這一難題，基於光讀出的探測器成為研究重點。本項目提出一種基於波長轉換的光讀出室溫紅外探測方法，利用薄膜材料的熱光效應，採用集成光學與紅外探測材料結合的新結構，將紅外光轉換到可見光波段，通過光讀出完成紅外回響。將研究光子與原子的能量交換、光子輸運特性，建立光子能量輸運模型，仿真器件結構和設計高反射膜系；建立激子吸收、聲子吸收等物理過程與振動模式的關係模型，討論結構混亂度對禁頻寬度影響，研究薄膜熱光效應機理及色散特性；建立雜質擴散模型，實驗研究摻雜過程中雜質密度控制、雜質均勻、結構穩定的退火工藝；通過參數測試對設計研究最佳化和修正。以本研究成果為核心技術，可以獲得靈敏度高、結構簡單、低成本的室溫紅外探測器。且容易實現雙光譜、多光譜、寬光譜紅外探測。本研究對紅外技術的發展和套用具有重要的意義。
結題摘要
項目組圍繞一種基於波長轉換的光讀出室溫紅外探測新方法展開相關研究。進行了波長轉換器的結構理論設計研究，在理想情況設計方案基礎上考慮實際因素影響，獲得器件結構並進行了最佳化。理論計算了波長轉換器的熱光回響機理和特性。提出了最佳化結構方案，將溫度回響由0.0764nm/K提高到了0.1768nm/K，使得器件溫度回響優於0.5K。 以第一性原理為基礎，利用“液相冷卻”的方法建立非晶矽結構模型。比較結構因子、徑向分布函式以及鍵角分布結構特點，修正後模型對於非晶矽的結構有著相對良好的還原。計算了吸收光譜、傅立葉紅外譜、折射率和消光係數等光學性質，很好地符合於測試值。研究工作是對非晶薄膜光學性能計算研究很好的開拓。 運用了單振子模型對非晶矽的熱光係數進行了公式推導，討論和分析了非晶矽的熱光係數與氫含量之間的關係。首次建立了非晶矽有效折射率模型，推導出非晶矽有效折射率與薄膜組成成分的極化率關係式。推導出非晶矽薄膜有效折射率與工藝參數關係式，該關係式為F-P薄膜濾波器的工藝製作提供理論指導。研究了非晶矽熱光係數的測量新方法。創新性設計並研製出了基於FILMeasure-20的薄膜熱光係數測量平台。 建立雜質擴散模型，實驗研究摻雜過程中雜質密度控制、雜質均勻、結構穩定的退火工藝；通過參數測試對設計研究最佳化和修正。在完成多周期反射膜製備工藝最佳化基礎上，製備了波長轉換器原型結構，實現設計性能。較好的完成了研究計畫。以本研究成果為核心，可以獲得靈敏度高、結構簡單、低成本的室溫紅外探測器。本研究對紅外技術的發展和套用具有重要的意義。
