基于钽酸锂晶体薄片的红外探测器设计及应用

通过减薄、键合、抛光等技术加工成厚度达到10μm左右的超薄晶片,然后通过蒸金、黑化等处理技术将其制备成红外敏感元件.根据红外光谱吸收原理,为提高分辨率和选择性吸收性能,在敏感元件前段集成了窄带滤光片.制备的敏感元件与选用的窄带滤光片,以及CMOS放大器与电阻和电容各一个都被封装和集成在一个TO-18型管壳内,最终被设计加工成为单一通道的红外探测器,其滤光片可根据要求的波带范围进行更换.利用两个吸收波长分别为(3 310±90)nm和(3 910±60)nm的单元探测器,设计并制作了一个微型气体传感器.该气体传感器能实现检测一些烃类气体,文中对乙烯气体进行了实验测试,并进行了实验数据分析.分析结果表明:这种气体传感器具备较好的检测气体浓度的能力,能检测的最大量程为30 000×10-6,达到分辨100×10-6的检测能力,且具有较好的重复性.

超薄LiTaO_3晶片的键合减薄技术

在制造红外热释电探测器阵列过程中,需要利用超薄钽酸锂(LiTaO3)晶片作为红外热释电探测器件的敏感层。通常LiTaO3晶片的厚度远厚于红外热释电探测器件要求的厚度,所以需要采用键合减薄技术对LiTaO3晶片进行加工处理。键合减薄技术主要包括:苯并环丁烯(BCB)键合、铣磨、抛光、加热剥离、刻蚀BCB。加工后得到面积为10 mm×10 mm、厚度为25μm的超薄单晶LiTaO3薄膜,晶片厚度、表面粗糙度和面形精度比较理想。测得了LT晶片减薄后的热释电系数为1.6×10-4Cm-2K-1。得到的单晶LiTaO3薄膜满足红外热释电探测器敏感层的要求。

基于超薄钽酸锂晶体材料高响应太赫兹探测器（英文）

太赫兹(Thz)探测器工作在室温条件下极大地促进了太赫兹科学与技术的应用。超薄(10μm)钽酸锂(LiTaO_3)晶片被用作太赫兹探测器敏感元材料。基于钽酸锂晶片太赫兹探测器在2.52 THz激光辐射源照射下,20Hz斩波频率时响应率可达到8.38×10~4V/W,等效噪声功率NEP)可达到1.26×10^(-10)W。这种加工超薄钽酸锂晶片的方法为制备高响应率太赫兹探测器提供了一个可行的方法。

基于钽酸锂晶片的太赫兹热释电探测器

针对自由空间和波导传输太赫兹辐射功率兼容测试的需求,开展了光敏面直径为10 mm的多功能太赫兹热释电探测器的相关研究。通过有限元分析及热电耦合仿真设计,建立了敏感元件由100μm厚的钽酸锂(LiTaO3)晶片和碳纳米管吸收层组成的太赫兹热释电探测器模型;采用优化的精确减薄抛光和剥离等关键工艺,重点攻克了采用大晶片多阵列方式制作LiTaO3基太赫兹热释电探测器敏感元件的工艺难题,并完成了太赫兹热释电探测器的研制。在设定条件下,该探测器的响应度为371.8 V/W,噪声等效功率为0.34 nW/Hz^1/2。实验结果表明,设计并制作的太赫兹热释电探测器的集成度高、响应度良好、噪声等效功率低,能够有效解决大光斑太赫兹光束功率测试问题。