【摘要】：近年來,金屬納結(jié)構(gòu)在各領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注和研究。金屬納米線作為一種典型的金屬納結(jié)構(gòu),已經(jīng)在生物醫(yī)療和光電子器件領(lǐng)域得到了實(shí)際應(yīng)用。目前,對于金屬納米線的研究多集中在可見光或近紅外波段,其在中遠(yuǎn)紅外波段,尤其是遠(yuǎn)紅外大氣窗口8~14?m的特性尚未有系統(tǒng)的研究。本文研究了金屬納米線在紅外波長,尤其是8~14?m波段的光學(xué)和熱學(xué)特性,并且以紅外探測領(lǐng)域?yàn)榱?研究了金屬納米線熱探測器的性能,設(shè)計(jì)、制備了雛形器件,并進(jìn)行了性能測試,為器件性能的進(jìn)一步優(yōu)化和工藝改進(jìn)提供了理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。主要內(nèi)容包括:(1)利用多物理場有限元仿真軟件COMSOL Multiphysics對金屬納米線的光學(xué)特性和熱學(xué)特性進(jìn)行了仿真研究。研究了金屬納米線的幾何尺寸與其光熱特性的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)金屬納米線的天線諧振效應(yīng)決定吸收峰位置,而納米線的縱橫比影響相對吸收截面的大小,同時(shí)納米線周圍介質(zhì)、納米線材料、SiO2隔熱層、反射層等也對金屬納米線的特性有明顯影響。(2)研究了金屬納米線熱探測器的性能,制備了雛形器件,探索器件制備的工藝流程和工藝參數(shù)。對涉及到的光刻和鍍膜工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,同時(shí)解決了制作過程中遇到的如金屬膜脫落等問題。(3)對器件的性能進(jìn)行了測試,結(jié)果與仿真預(yù)測相符,器件性能優(yōu)異。同時(shí)分析了目前存在的問題,提出了改進(jìn)的措施。
[Abstract]:In recent years, metal nanostructures have received extensive attention and research in various fields. As a typical nanometallic structure, metal nanowires have been widely used in biomedical and optoelectronic devices. At present, most of the researches on metal nanowires are focused on the visible or near infrared bands. The characteristics of metal nanowires in the middle and far infrared bands, especially in the far infrared atmospheric window of 8 ~ (14) m, have not been systematically studied. In this paper, the optical and thermal properties of metal nanowires at infrared wavelength, especially at 814 nm band are studied. The properties of metal nanowire thermal detectors are studied in the field of infrared detection, and the prototype devices are designed and fabricated. The performance tests are carried out, which provide theoretical and experimental basis for further optimization of device performance and process improvement. The main contents are as follows: (1) the optical and thermal properties of metal nanowires are simulated by using multi-physical field finite element simulation software COMSOL Multiphysics. The relationship between the geometrical size of metal nanowires and their photothermal properties is studied. It is found that the resonant effect of the antenna of metal nanowires determines the position of absorption peaks, and the aspect ratio of nanowires affects the relative absorption cross section and the media around the nanowires. Nanowire materials, SiO2 thermal insulation layer and reflectance layer also have a significant impact on the characteristics of metal nanowires. (2) the properties of metal nanowire thermal detectors are studied, embryonic devices are prepared, and the process flow and process parameters are explored. The process parameters of lithography and coating are optimized and the problems such as metal film shedding are solved. (3) the performance of the device is tested and the results are in accordance with the simulation prediction and the device performance is excellent. At the same time, the existing problems are analyzed, and the improvement measures are put forward.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1

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7 劉e，

本文編號：2380645