基于氧化钒薄膜的双层红外焦平面阵列的设计与仿真

TN215%TB34; 随着红外探测器对高灵敏度、快速响应、低成本等性能要求日益增加,新型非制冷型微测辐射热计引起了人们极大关注与兴趣.设计了双层伞状镂空吸收层的微测辐射热计单元结构,对不同结构的性能进行了仿真分析.研究了吸收层厚度和面积对红外吸收率、热时间常数以及电压响应率的影响.结果表明,70 nm厚度的双层伞状结构吸收层红外吸收率达82.5％以上.优化后的设计模型,吸收层面积106.4 μm2、厚度70 nm,其响应时间为0.54 ms,展现出快速响应和高稳定性.电学仿真结果表明,在2 μA偏置电流下,该结构具备7.384×10-8 W/K的有效热导率和2.461×10 5 V/W的响应...

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Published in有色金属工程 Vol. 14; no. 11; pp. 58 - 65
Main Authors 行琳, 王晗, 王如志
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 北京工业大学材料科学与工程学院,北京 100124 2024
新型功能材料教育部重点实验室,北京 100124
Subjects
氧化钒
vanadium oxide
uncooled infrared detection
finite element simulation
microbolometer
微测辐射热计
有限元仿真
非制冷红外探测
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ISSN2095-1744
DOI10.3969/j.issn.2095-1744.2024.11.007

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Summary:TN215%TB34; 随着红外探测器对高灵敏度、快速响应、低成本等性能要求日益增加,新型非制冷型微测辐射热计引起了人们极大关注与兴趣.设计了双层伞状镂空吸收层的微测辐射热计单元结构,对不同结构的性能进行了仿真分析.研究了吸收层厚度和面积对红外吸收率、热时间常数以及电压响应率的影响.结果表明,70 nm厚度的双层伞状结构吸收层红外吸收率达82.5％以上.优化后的设计模型,吸收层面积106.4 μm2、厚度70 nm,其响应时间为0.54 ms,展现出快速响应和高稳定性.电学仿真结果表明,在2 μA偏置电流下,该结构具备7.384×10-8 W/K的有效热导率和2.461×10 5 V/W的响应率,适用于制备高性能快速响应非制冷红外焦平面探测器,为非制冷红外探测器的制备和电路设计提供了可行的理论指导.
ISSN:2095-1744
DOI:10.3969/j.issn.2095-1744.2024.11.007