【摘要】：非制冷紅外探測(cè)器的應(yīng)用之廣泛使得其發(fā)展非常迅速。熱敏薄膜材料的電阻溫度系數(shù)和噪聲性能是決定非制冷紅外探測(cè)器性能參數(shù)的關(guān)鍵因素。其其中,氧化釩薄膜的噪聲是非制冷紅外探測(cè)器的重要噪聲來(lái)源,對(duì)氧化釩薄膜噪聲的研究是對(duì)研制高性能紅外探測(cè)器不可或缺的重要任務(wù)。本文圍繞氧化釩熱敏薄膜噪聲性能與微結(jié)構(gòu)的關(guān)系,采用反應(yīng)磁控濺射沉積方法制備了摻雜氧化釩薄膜,借助于原子力顯微鏡(AFM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、Raman譜分析、電子順磁共振(EPR)等分析表征手段對(duì)薄膜的表面形貌及微結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析;以自行設(shè)計(jì)并搭建的熱敏薄膜噪聲系統(tǒng),對(duì)不同微結(jié)構(gòu)的氧化釩薄膜進(jìn)行噪聲性能測(cè)試與分析,以探索氧化釩熱敏薄膜噪聲性能與微結(jié)構(gòu)的關(guān)系,所取得的主要結(jié)果如下:(1)針對(duì)非制冷紅外探測(cè)器用熱敏薄膜材料噪聲測(cè)試要求,采用美國(guó)NI公司的多通道數(shù)據(jù)采集卡、Lab View軟件和電磁熱屏蔽系統(tǒng),設(shè)計(jì)并搭建了熱敏薄膜低頻噪聲測(cè)試系統(tǒng),驗(yàn)證測(cè)試表明,基于該測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果重復(fù)好,這保證了噪聲評(píng)價(jià)的可靠性。(2)制備了不同基片溫度下的氧化釩熱敏薄膜,研究了基片溫度對(duì)氧化釩薄膜微結(jié)構(gòu)及噪聲等性能的影響機(jī)制。隨著基片溫度升高,氧化釩薄膜的顆粒尺度增大,且顆粒尺度的分布范圍變窄,薄膜中的微結(jié)構(gòu)有序度增加,薄膜中微結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性增加;這導(dǎo)致薄膜的噪聲參數(shù)降低。(3)研究了摻Y(jié)對(duì)非晶氧化釩薄膜微結(jié)構(gòu)和噪聲性能的影響機(jī)制。摻Y(jié)后氧化釩薄膜顆粒變小,表面均勻性更好,摻Y(jié)也降低了氧化釩薄膜的短程有序度。同時(shí),摻Y(jié)使得氧化釩薄膜的噪聲參數(shù)降低,這意味著摻Y(jié)氧化釩薄膜可能是優(yōu)良的熱敏薄膜材料。(4)首次探索了摻Ag對(duì)氧化釩薄膜的微結(jié)構(gòu)和性能的影響。一方面摻Ag后氧化釩薄膜顆粒變大,粗糙度增大,峰谷值明顯增大,在電學(xué)特性上表現(xiàn)為薄膜方阻降低,噪聲增加。另一方面,摻Ag后氧化釩薄膜的相變幅度降低,隨著Ag元素?fù)诫s量的增加,半導(dǎo)體相氧化釩薄膜的方阻降低,并且摻雜量達(dá)到一定程度后氧化釩薄膜相變特性消失。
[Abstract]:The application of non-refrigeration infrared detectors has made the development very rapid. The resistance temperature coefficient and noise performance of the heat-sensitive film material are the key factors to determine the performance parameters of the non-refrigeration infrared detector. The noise of the oxide film is an important source of noise of the non-refrigeration infrared detector, and the research on the noise of the oxide film is an indispensable task for the development of the high-performance infrared detector. In this paper, the relationship between the noise performance and microstructure of the redox-sensitive film is discussed, and the doped oxide film is prepared by the method of reactive magnetron sputtering. By means of the atomic force microscope (AFM), the scanning electron microscope (SEM), the X-ray diffraction (XRD) and the Raman spectrum analysis, The surface morphology and microstructure of the thin film were analyzed by electron paramagnetic resonance (EPR) and the like. The noise performance of the film was measured and analyzed by a self-designed and built-up thermal film noise system. in ord to explore that relationship between the noise performance and the microstructure of the redox-sensitive film, the main results are as follows: (1) the multi-channel data acquisition card, the Lab View software and the electromagnetic heat shield system of the NNI company are adopted for the noise test requirement of the heat-sensitive film material for the non-refrigeration infrared detector, The test system of the low-frequency noise of the heat-sensitive film is designed and built, and the test results show that the test result of the test system is good, which guarantees the reliability of the noise evaluation. (2) The mechanism of the influence of the substrate temperature on the microstructure and noise of the oxide film was studied. As the temperature of the substrate increases, the particle size of the oxide film is increased, and the distribution range of the particle size is narrow, and the degree of the micro-structure in the film is increased, and the stability of the microstructure in the film is increased; and this results in a reduction in the noise parameter of the film. (3) The effect of Y on microstructure and noise performance of amorphous oxide film was studied. After Y-doping, the film grain of the oxide film is small, the surface uniformity is better, and Y also reduces the short-range order of the oxide film. At the same time, the Y-doped oxide film has a reduced noise parameter, which means that the Y-doped oxide film may be an excellent heat-sensitive film material. (4) The effect of Ag on the microstructure and properties of the oxide film was first explored. On the one hand, after the Ag is doped, the film grain of the oxide film is increased, the roughness is increased, the peak-to-valley value is obviously increased, and the electric characteristic shows that the film square resistance is reduced and the noise is increased. On the other hand, the phase-change amplitude of the oxide-doped thin film after Ag-doping is reduced, and as the doping amount of the Ag element is increased, the square resistance of the semiconductor-phase-oxide-doped thin film is reduced, and the doping amount reaches a certain degree, and the phase-change characteristic of the oxide-doped thin film disappears.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN215

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本文編號(hào)：2451884