《熱釋電薄膜型非製冷紅外焦平面陣列若干關鍵技術研究》是依託四川大學，由余萍擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：熱釋電薄膜型非製冷紅外焦平面陣列若干關鍵技術研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：余萍
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目基於整機系統與紅外感測器同時設計的思路，從紅外焦平面原理、材料熱釋電探測機理和主要限制因素三方面出發，開展針對鈦酸鍶鋇熱釋電薄膜型紅外熱成像焦平面陣列結構設計及熱釋電薄膜低溫製備工藝技術研究。重點研究解決如下四個關鍵科學問題：熱釋電薄膜型非製冷室溫紅外成像技術中的紅外探測器結構設計，高性能熱釋電薄膜材料的低溫製備科學技術，熱-電轉換物理機理及其與材料微結構的關係，熱釋電信號採集與輸出的關鍵技術。通過本項目能掌握低溫製備非製冷室溫紅外熱成像關鍵材料-具有高熱釋電性能的Ba1-xSrxTiO3薄膜的方法和技術，利用改進的RF磁控濺射、多離子束反應共濺射和Sol-Gel技術，製備緻密、高度結晶和實用的BST薄膜，進行UFPA用材料和相關組件的分析表征，研究沉積在微橋上的熱釋電薄膜與讀出電路的連線技術，配合套用單位試製非製冷室溫薄膜型紅外熱釋電探測器和焦平面列陣。
結題摘要
本項目針對基於鈦酸鍶鋇（BST）基薄膜材料開展高性能熱釋電薄膜型紅外熱成像焦平面陣列結構設計與製備關鍵技術研究，圓滿完成了項目預定的研究任務，取得研究成果如下： 1. 掌握了高熱釋電性能的鈦酸鍶鋇基薄膜材料組分篩選及調控技術。獲得了具有較高熱釋電性能的複合摻雜BST材料配方；發明了一種製備具有較高熱釋電性能的複合摻雜BST材料摻雜技術； 2. 掌握了具有熱釋電性能高，應力小、機械強度高、平整度好、適用於大規模、高密度非製冷薄膜型紅外焦平面陣列製備的熱釋電薄膜製備技術，製備出了適用於大規模、高密度薄膜型非製冷紅外焦平面陣列製備的熱釋電薄膜，BST薄膜的電學性能參數已達到並略優於原計畫指標； 3. 提出了一種利用BST納米晶溶膠低溫製備BST薄膜的製備技術； 4. 設計了一種新的基於微機械工藝（MEMS）的高填充率的非製冷薄膜型紅外焦平面陣列探測器結構；微橋參數已達到並略優於原計畫指標； 5. 掌握了可與矽平面加工藝兼容的並與熱隔離微橋集成的適用於大規模、高密度薄膜型非製冷紅外焦平面敏感元陣列製備技術，實現了熱釋電薄膜/過渡層複合薄膜的高質量圖形化以及大規模、小面元、高密度敏感元陣列的製備； 6. 掌握了低於380℃環境中的圖形化表面矽-矽鍵合技術和豎直高度達365μm的爬坡電極製備技術，為非製冷薄膜型紅外焦平面陣列與讀出電路的連線進行了技術儲備。 研究結果已以論文的形式在國內外學術期刊和學術會議上發表，總計 44篇（含已接收待發表4篇）、其中已經為《SCI》收錄23篇、《EI》收錄7篇；申請國家發明專利6項（兩項已授權）。相關研究人員先後參加了第十三屆國際鐵電會議、第七屆亞洲鐵電會議等8次國際學術交流，其中三次作了特邀報告；另外參加了第十三屆全國電介質物理、材料和套用等6次國內學術會議。應國防工業出版社邀請，編寫出版《薄膜物理與器件》一部。 本項目執行過程中，項目組多名成員的工作能力得到顯著提升，兩人獲得教育部新世紀優秀人才計畫資助，兩人入選四川省技術學術帶頭人後備人選，先後14名博碩士研究生參與本項目的研究工作，4名博士和7名碩士生已順利畢業並分別獲得博碩士學位。一名碩士研究生獲得提前攻讀博士學位資格，另有一名碩士研究生畢業後獲得直接攻博資格。有一名博士生作為國家留學基金委員會資助的中美聯合培養博士研究生於2012年赴美國密西根大學進行合作研究工作並按期國國工作。
