Mn摻雜PZT與P(VDF-TrFE)復(fù)合膜熱釋電器件.pdf

1、基于陶瓷/聚合物的復(fù)合材料厚膜是當(dāng)前熱釋電材料研究的熱點之一。它熱釋電系數(shù)高、介電性能優(yōu)良、且柔韌性好、機(jī)械強度高，可以任意的彎曲折疊；并且制備工藝簡單，成本低廉，制備溫度低，能夠很好的兼容讀出電路(ROIC)，無論是在單元熱釋電器件還是在多元熱釋電器件領(lǐng)域里，它都有很好的應(yīng)用前景。研究者對PZT/P(VDF-TrFE)復(fù)合材料進(jìn)行了許多研究，由于PZT/P(VDF-TrFE)復(fù)合材料性能的限制，基于PZT/P(VDF-TrFE)的多元

2、器件發(fā)展一直很緩慢。本文中采用Mn摻雜PZT與P(VDF-TrFE)制備復(fù)合膜，使得復(fù)合材料的性能大大提高。通過控制 Mn摻雜 PZT陶瓷與P(VDF-TrFE)聚合物的質(zhì)量比制備復(fù)合厚膜，研究PZTM與P(VDF-TrFE)的質(zhì)量比對復(fù)合膜熱釋電系數(shù)、介電常數(shù)、損耗角正切、體積比熱等參數(shù)的影響，并通過這些參數(shù)計算復(fù)合厚膜的探測優(yōu)質(zhì)FD，以及測定不同質(zhì)量比的復(fù)合膜的紅外吸收性能，從而研究 PZTM與P(VDF-TrFE)的質(zhì)量比對器件性

3、能的影響。本文還以單元器件為基礎(chǔ)，設(shè)計了基于復(fù)合膜的多元器件及其讀出電路，并且制作了、測試了相應(yīng)實際電路。
　　1、文中采用Mn摻雜PZT為陶瓷相，以P(VDF-TrFE)為基質(zhì)，以流延法制備了復(fù)合厚膜，采用Ni、Cr合金為靶材為厚膜制備電極，并采用金屬極板夾持法極化厚膜。
　　2、通過控制復(fù)合材料中 PZTM與P(VDF-TrFE)的質(zhì)量比，制備了四種陶瓷相與基質(zhì)不同質(zhì)量比的厚膜、敏感元；隨著復(fù)合膜中陶瓷相的增加，陶瓷相與

4、基質(zhì)的接觸面積增大，從而導(dǎo)致復(fù)合膜中孔隙增加。文中測試了各樣品的熱釋電系數(shù)、介電常數(shù)、損耗角正切以及體積比熱；研究了Mn摻雜PZT與P(VDF-TrFE)的質(zhì)量比對復(fù)合材料性能的影響。并通過這些參數(shù)計算了探測優(yōu)值以及測定了各樣品厚膜的紅外吸收能力，研究了Mn摻雜PZT與P(VDF-TrFE)的質(zhì)量比對探測器性能的影響。通過實驗數(shù)據(jù)比較得到了最佳質(zhì)量配比為PZTM：P(VDF-TrFE)=0.7:1。
　　3、對單元探測器電路進(jìn)行改

5、進(jìn)，刪除了電路中的大電阻Rg，刪除電阻Rg后，器件的上電時間會有所增加，但輸出信號穩(wěn)定后信號波形較好。并在器件信號輸出端串聯(lián)濾波電容以濾除信號中的直流分量。
　　4、以單元器件為基礎(chǔ)，制備多元熱釋電紅外探測器。利用復(fù)合材料柔韌性強可任意彎曲的特點，采用黏貼法將復(fù)合膜敏感元與PCB板形成電氣連接。器件絕熱結(jié)構(gòu)采用襯底掏空式結(jié)構(gòu)；由于PCB板焊盤及銀漿的支撐而形成絕熱結(jié)構(gòu)
　　5、采用晶體管的開關(guān)特性，設(shè)計了單元選讀電路；選讀電

6、路主要包括開關(guān)模塊和跟隨模塊，開關(guān)模塊的主體是開關(guān)管，跟隨模塊的跟隨管隔絕了開關(guān)模塊與敏感元之間的連接，使得開關(guān)管的切換不會影響到敏感元的正常工作；并用Multisim仿真軟件對單元選讀電路進(jìn)行了仿真，驗證了其可行性。隨后拓展了單元選讀電路，對兩路選讀電路進(jìn)行了仿真，得到了兩路分時讀出的正弦信號；文章中還以微控制器設(shè)計并制作了控制電路，該控制電路能夠產(chǎn)生控制選讀電路開斷的信號。最后將器件與控制電路，選讀電路連接，并用電性能測試平臺測試了