硫化铅红外探测器可靠性研究.docVIP

硫化铅红外探测器可靠性研究 付安英等:硫化铅红外探测器可靠性研究 硫化铅红外探测器可靠性研究 付安英,马睿 (国营795厂陕西成阳712099) 摘要:硫化铅红外探测器是用于航空航天,军事等高科技领域可探测1～3,um波长微弱红外辐射的光敏器件.通过对 硫化铅红外探测器的设计和工艺研究,在理论分析和工艺试验的基础上,优化探测器光敏元制膜材料配方,改进光敏元保护 工艺以及红外探测器装配工艺,解决了器件在特殊环境下使用的性能稳定性和可靠性问题.从而为研制高可靠性硫化铅红 外探测器找到了有效的途径. 关键词:硫化铅光敏元;高可靠性;红外探测器;优化及稳定性 中图分类号:TP211文献标识码:A文章编号:1004—373X(2007)04—004—02 ReliabilityResearchofPbSIRDetector FUAnying.MARui (TheStateRunNo.795Factory,Xianyang,712099,China) Abstract:PbSIRdetectorisakindofphotosensitivedetectorwhichcandectectfaintinfraredraywithwavelengthfrom 1～3”mandcanbeusedinhighthehfieldsuchasspaceflight,militaryaffairsandSOon.BasedontheprincipleofPbSIRde— tectordesignandtheresearchoftechnologicalprocess,consideringthetheroyandthepractice,filmmakematericalprescription andprotectivetechnologyofdetectorphotosensitiveunitandtheassemblytechnologyofIRdetectorareoptimized.Meanwhile, stabilieandreliabilieuseoftheapplianceinparticularsurraundingscanbepledged.QualifiedapplianceofPbSIRdetectorisfi— nallymaufactured. Keywords:PbSphotosensitiveunit;reliability;IRdetector;optimizationandstability 1引言 硫化铅红外探测器是可探测1～3btrn波长微弱红外 辐射的光敏器件,目前仍广泛用于航空航天,军事装备和 科学研究等高科技领域.传统工艺制造的平面型光敏器 件,无光照时暗电阻随环境温度变化而变化,引起光电参 数变化;在高频振动,强冲击作用下会弓I起产品失效,影响 整机使用.硫化铅红外探测器使用环境复杂,受温度,振 动,冲击影响大.需根据整机要求,在产品设计,试制,生 产,试验整个过程中首先考虑和解决性能稳定性和可靠性 问题. 2光敏元设计与工艺改进 硫化铅光敏元是制造红外探测器的基础,其性能及稳 定性直接影响探测器性能的优劣.要研制出高灵敏度的 探测器,首先必须在硫化铅化学制膜,敏化和老化方面进 行研究. 2.1光敏元的优化及稳定性分析 2.1.1光敏元的工艺优化 硫化铅光敏元是由高纯醋酸铅,高纯硫脲和联氨按一 4 , 收稿日期:2006一O6一O8 定比例配比混合后,在规定的温度范围内,按升温曲线要 求进行化学反应,在石英衬底上化学沉淀约1/zrn厚的硫 化铅薄膜,经敏化和老化处理后形成,表面涂覆保护胶进 行保护. 在硫化铅制膜过程中,主要发生化学反应为: . 0H一. S+Pb,二PbS 反应液的配比和原材料纯度,杂质离子含量及精确控 制化学制膜升温过程等均是影响硫化铅膜层质量的重要 因素.通过反复工艺试验,适当调整制膜材料配方比例, 并采用化学制膜微机自动升温系统,使化学沉淀控温精度 达到±1℃,反应液温升控制在0.5/s内.另外,通过改 进敏化温度,时间,增强老化处理等措施,使硫化铅光敏元 的光电参数达到使用要求. 2.1.2双层介质保护工艺研究 化学沉淀的硫化铅光敏薄膜是一种多晶薄膜,与空气 中的水汽及其他外界杂质离子作用,性能将发生变化.采 取保护措施,使硫化铅薄膜与外界隔绝,可有效地改善其 性能稳定性.对平面型器件,传统的工艺方法是采用Ax 类有机胶在硫化铅薄膜表面进行涂覆保护,可起到一定的 保护作用,缺点是有机胶配制工艺复杂,含有害微量杂质 多,不容易固化,遇热发粘,分子结构不致密,水汽分子可 2007年第4期总第243 渗透于硫化铅作用,仍会影响产品的阻值和光电性能 变化. 表1为用传统工艺制作的产品经5O,