基于有機高分子材料的柔性熱釋電探測器具有制備工藝簡單,易于加工的優(yōu)點,同時具有較小的介電常數(shù)及熱導率,適用于制備大規(guī)模集成器件,近年來成為研究的熱點。本文工作圍繞著基于PVDF的熱釋電探測器單元器件結構展開,通過有限元軟件COMSOL系統(tǒng)的仿真研究了敏感元結構、支撐結構對器件性能的影響,同時初步探索了具有表面結構的PVDF熱釋電敏感薄膜的制備工藝。首先,通過COMSOL建立二維模型,系統(tǒng)的分析了表面結構對PVDF敏感單元熱學性能的影響。重點設計并構建了兩種三維有限元模型,更為全面的分析了表面結構對敏感元表面熱學性能的影響,與不具有微結構結構敏感元進行對比分析。得出當敏感元具有傾斜壁溝槽結構時,敏感元上表面溫度變化率面積分相比于不具有微結構提升了117.7%。對表面結構參數(shù)進行了仿真優(yōu)化,分析研究了不同的結構參數(shù)對敏感元熱學性能的影響。其次,介紹了PVDF熱釋電探測器中的微音效應（micro-phonic effect）,通過COMSOL仿真分析了支撐結構對敏感元應力的影響。設計五支撐柱支撐結構,通過仿真研究其對因微音效應所產(chǎn)生的壓電干擾電壓的抑制作用,與襯底整體支撐結構進行熱學及力學對... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 熱釋電探測器研究進展
    1.3 本文主要研究內(nèi)容及研究意義
        1.3.1 本文主要研究內(nèi)容
        1.3.2 研究意義
第二章 熱釋電紅外探測器與仿真方法
    2.1 熱釋電效應與壓電效應
        2.1.1 熱釋電效應
        2.1.2 壓電效應
    2.2 PVDF熱釋電敏感薄膜
    2.3 熱釋電探測器工作原理及性能參數(shù)
        2.3.1 熱釋電探測器工作原理
        2.3.2 熱釋電探測器主要性能參數(shù)
    2.4 熱釋電探測器敏感元結構
    2.5 仿真方法概述
    2.6 本章小結
第三章 單元器件敏感元結構仿真設計
    3.1 敏感單元熱學性能二維仿真分析
        3.1.1 不具有微結構敏感元熱學性能仿真分析
        3.1.2 垂直壁溝槽結構熱學性能仿真分析
        3.1.3 傾斜壁溝槽結構熱學性能仿真分析
    3.2 敏感單元熱學性能三維仿真分析
        3.2.1 不具有微結構敏感元熱學性能三維仿真分析
        3.2.2 傾斜壁溝槽結構熱學性能三維仿真分析
        3.2.3 傾斜壁矩形坑結構熱學性能三維仿真分析
    3.3 敏感單元結構參數(shù)優(yōu)化
        3.3.1 傾斜壁角度對熱學性能的影響
        3.3.2 表面結構尺寸與間隔對熱學性能的影響
    3.4 本章小結
第四章 單元器件支撐結構的仿真設計
    4.1 .熱釋電敏感元的微音效應
    4.2 敏感元結構對表面應力的影響
    4.3 支撐結構對敏感元表面應力的影響
    4.4 襯底整體支撐結構
        4.4.1 襯底整體支撐結構對微音效應的抑制
        4.4.2 襯底整體支撐結構的熱學性能
    4.5 五支撐柱結構
        4.5.1 五支撐柱結構對微音效應的抑制
        4.5.2 五支撐柱結構參數(shù)優(yōu)化
        4.5.3 五支撐柱結構的熱學性能
    4.6 本章小結
第五章 柔性熱釋電探測器的制備
    5.1 實驗材料及儀器
    5.2 PVDF薄膜的制備
        5.2.1 模具的制備
        5.2.2 流延法制備薄膜
        5.2.3 刮膜法制備薄膜
    5.3 PVDF薄膜形貌測試
        5.3.1 薄膜表面結構質量
        5.3.2 薄膜表面結構尺寸測試
    5.4 電極制作與熱極化
        5.4.1 電極制作
        5.4.2 熱極化處理
    5.5 器件響應率測試
        5.5.1 測試系統(tǒng)搭建
        5.5.2 響應率測試
    5.6 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 主要結論
    6.2 前景展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]錳鈷鎳銅氧薄膜紅外探測器制備與性能研究[J]. 周煒,歐陽程,吳敬,高艷卿,黃志明.  紅外與激光工程. 2014(04)
[2]鈮酸鋰晶片熱釋電紅外探測器設計及性能測試[J]. 劉崗,梁庭,林斯佳,李穎,劉俊.  傳感技術學報. 2013(03)
[3]聚偏氟乙烯的晶體結構及應用[J]. 張軍英,李新開,王清海,冀克儉,王樹倫.  工程塑料應用. 2008(12)
[4]紅外焦平面成像器件的重大應用[J]. 陳伯良.  紅外與激光工程. 2005(02)
[5]非制冷型熱釋電薄膜紅外探測器的制備及應用[J]. 劉少波,李艷秋.  激光與紅外. 2004(01)
[6]摻尿素的TGS晶體的生長及性質研究[J]. 孫洵,王民,史偉,房昌水.  功能材料. 2000(01)
[7]國外紅外探測器的發(fā)展及其在制導武器中的應用[J]. 艾琍.  紅外技術. 1996(03)
[8]熱電探測器對輻射功率的響應[J]. 甘德昌.  物理學報. 1995(01)

碩士論文
[1]鉭酸鋰薄膜紅外探測器的研究[D]. 謝明君.電子科技大學 2007
[2]熱釋電探測器綜合理論模型分析[D]. 呂小平.長春理工大學 2007



本文編號：3295294