硅鍺-硅多量子阱紅外敏感薄膜材料實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng).pdf

1、微測(cè)輻射熱計(jì)是基于MEMS技術(shù)的第三代非制冷型紅外探測(cè)器，在民用領(lǐng)域和軍事領(lǐng)域內(nèi)都有非常廣泛的應(yīng)用前景，其中紅外敏感薄膜材料是微測(cè)輻射熱計(jì)的基礎(chǔ)組成部分。TCR參數(shù)是紅外敏感薄膜材料熱學(xué)參數(shù)中的重要指標(biāo)，它直接決定了該薄膜材料是否適于制作微測(cè)輻射熱計(jì)像元，而且與像元的響應(yīng)度，噪聲等效溫差等性能參數(shù)有關(guān)，能夠影響到微測(cè)輻射熱計(jì)的性能優(yōu)劣。對(duì)TCR參數(shù)的測(cè)試，一方面可以評(píng)估微橋式結(jié)構(gòu)的硅鍺/硅多量子阱薄膜材料樣片的熱學(xué)性能，另一方面測(cè)試結(jié)果

2、可以為改進(jìn)硅鍺/硅多量子阱薄膜材料制備工藝提供指導(dǎo)。
　　本文基于硅鍺/硅多量子阱像元陣列的工作原理，熱學(xué)結(jié)構(gòu)和材料特性，完成了硅鍺/硅多量子阱紅外敏感薄膜材料實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制作，用于測(cè)試真空封裝條件下硅鍺/硅多量子阱薄膜材料微橋式結(jié)構(gòu)樣片的TCR參數(shù)，并分析計(jì)算了該薄膜材料樣片的熱容與熱導(dǎo)，評(píng)估了薄膜材料樣片的熱學(xué)性能。
　　論文首先立足于微測(cè)輻射熱計(jì)工作原理的分析，建立了脈沖電流驅(qū)動(dòng)下微橋式結(jié)構(gòu)硅鍺/硅多量子阱敏感像

3、元的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的論證。
　　其次，依據(jù)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)制作了實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)電路，其包括:像元陣列驅(qū)動(dòng)電路，像元陣列數(shù)據(jù)采集電路和LabVIEW數(shù)據(jù)處理程序。
　　像元陣列驅(qū)動(dòng)電路負(fù)責(zé)提供硅鍺/硅多量子阱像元陣列的脈沖驅(qū)動(dòng)電流;像元陣列數(shù)據(jù)采集電路包括像元信號(hào)調(diào)理電路，ADC電路，F(xiàn)PGA主控制器和USB2.0通信控制器電路等部分，其中以FPGA為控制核心，負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)整體的時(shí)序控制;La

4、bVIEW數(shù)據(jù)處理程序包括實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)中USB2.0通信設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，以及硅鍺/硅多量子阱薄膜材料樣片數(shù)據(jù)采集與處理程序。
　　本文最后開展了實(shí)驗(yàn)測(cè)試工作。首先對(duì)硅鍺/硅多量子阱實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了性能評(píng)估，實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)的TCR測(cè)量精度為1％，滿足TCR參數(shù)測(cè)試要求;其次對(duì)真空封裝條件下的薄膜材料樣片進(jìn)行了TCR參數(shù)測(cè)試，薄膜材料樣片TCR平均值達(dá)到2.24％/℃，然后對(duì)薄膜材料樣片熱導(dǎo)和熱容進(jìn)行了分析計(jì)算，評(píng)估了薄膜材料樣片的熱