热释电薄膜在红外探测器中的应用与研究进展.pdfVIP

2005 年9 月 重庆师范大学学报（自然科学版） Sep. 2005 第22 卷 第3 期 Journal of Chongqing Normal University（Natural Science Edition ） Vol. 22 No. 3 热释电薄膜在红外探测器中的应用与研究进展* 吴传贵，刘兴钊，张万里，李言荣 （电子科技大学 微电子与固体电子学院，成都610054 ） 摘 要：探讨了热释电效应及热释电薄膜红外探测器的工作模式，特别是探测器单元对热释电薄膜的材料与低温生 长要求。为了克服薄膜生长过程中较高的基片温度对ROIC 的破坏性影响，一方面发展了离子束辅助沉积、外延缓 冲层等多种低温生长技术；另一方面发展了复合探测器结构设计，已研制出了性能良好的铁电薄膜非制冷红外焦平 面阵列，其NEDT 可达20 mK 。 关键词：铁电薄膜；热释电；非制冷红外焦平面阵列；低温生长 中图分类号： TN216 文献标识码：A 文章编号：1672- 6693（2005 ）03- 0029- 04 Introduction to Pyroelectric Thin Films in Infrared Detector WU Chuan-gui ，LI U Xing-zhao ，ZHANG Wan-li ，LI Yan-rong （Institute of Microelectronics Solid-state Electronics，UESTC ，Chengdu 610054 ，China ） Abstract ：The paper comprehensively describes the pyroelectric effect and the operating modes of infrared detector by using ferroelectric thin film. The key technology of low temperature integration of pyroelectric thin film in Si-read-out integrated cir- cuits and the requirements of pyroelectric thin film are here summarized. Under the development of low temperature growth of ferroelectric thin films （such as ，ion beam assisted deposition ，buffer layer insertion ）and composite element design ，pyroe- lectric thin film infrared detector with good performance has been developed. Key words ：ferroelectric thin film ；pyroelectric ；uncooled infrared focal plane array ；low temperature deposition 红外探测器是用以探测物体红外辐射能量的一 发生于非中心对称结构的极性晶体。在32 种点群 种器件。根据其工作机理不同，可分为光子探测器 的21 种非对称结构中有10 种能产生这种效应。热 和热探测器两大类。热释电红外探测器利用材料的 释电效应依赖于晶体结构的这种结构-性能关系，使 热释电效应探测红外辐射能量，属于后一类［1］。热 得大多数钙钛矿型、钨青铜型、层状铋型和铌酸锂型 释电红外探测器对温度随时间的变化率做出响应， 等含氧八面体的氧化物成为热释电体。宏观上，这 它只在斩波、脉冲或其他形式的调制辐射作用下才 些热释电体的自发极化主要来源于氧八面体中的高 有信号输出，不随时间变化的稳定背景辐射可以忽