固体热释电红外成象转换器�������������【提要】本文介绍了一种制作固体热释电红外探测器列阵的技术,并且着重讨论了与一般的热释电探测器列阵,特别是与固体热释电探测器列阵相关的四个主要问题����灵敏度,���空间分辩率,���衬底的热负载,���工艺上切实可行的制作技术。可以证明,在一个分立的寄存器中将高斩光率和电子信号积分组合起来,就能够得到很好的灵敏度和高的空问分辩率。企分辩率是���线对�厘米�象元线度为�微米�的情况下,最佳斩光率可以高到足以使衬底只有很小的�或者没有�热负载效应。所以,混合式探测器可以使用简便的倒装����’户一�爪��联接或者导线联接工艺制作。以最近报道的���多路传输电子学性能为墓础所做的计算表明,当等效帧频是�赫、空间分辩率是��线对�厘米和有电子信号积分时,可得到的最小分辩温度是������。在同样空间分辩率的条件下,这一性能比目前最新工艺水平的热释电摄象管的性能要好�倍左右。我们制作了一种有自扫描场效应晶体管�����多路传输电子线路的��元线性探测器列阵�单元线度为�密耳����密耳�,报道了初次制得的列阵的性能。上述技术已获得专利。一、前�二��目在过去十年中,热释电红外探测器作为一种有效的多用途的红外探测器,得到了非常迅速的发展。与此相应,用于红外成象的热释电摄象管也随之迅速发展起来。虽然多年以前人们就预见到了全固体热释电成象转换器的优点,但是,在制造可供使用的器件时,由于受到实际工艺问题限制,这种器件一直难以实现〔�〕。制作全固体热释电探测器列阵所面临的四个主要问题是�灵敏度、空间分辨率、固体衬底的热负载以及工艺上切实可行的制作技术问题。�热释电摄象管同样存在着灵敏度和空间分辨率问题�。本文将提供一种能够解决上述四个问题的技术。这种技术就是以较快的速率斩断红外辐射,以降低每帧的热扩散。调整斩光速率�以下简称斩光率�与热释电材料的热学性能相匹配,就可以针对所需要的空问分辨率获得均匀的响应。采用高斩光率还能阶低还趁热释电材料的热扩散,这样,在扫过一帧的时间内,就不会有热传到衬底上,因此,衬底不呈现出显著的热负载效应,从而可以采用通常那种不考虑热绝缘特性的、工艺上最容易实行的制作技术。由于快速斩光率下的积分时间短,在空间分辨率低的情况下,灵敏度可能有很大的损失。但是,因斩光率远远大于通常的视见帧频,所以,许多帧的信号可以在分立的电子寄存器中积累起来,以补偿大部分损失的信噪比。对于等效帧频为�赫的信号积分,根据已发表的关于���多路传输电子系统噪声特性的数据计算出��线对�厘米时的噪声等效温度为������。二、调制传递函数在研制固体热释电探测器列阵过程中,核心问题是受热调制传递函数�盯了厂�限制的空间分辨率问题。许多研究人员已经推导出一些计算各种不同边界条件下的几月’方的公式。其中最适合于固体热释电列阵的是���,�〔�〕、���。,�〔�〕、���儿。�。�凡,〔‘〕以及�了��二����和子厂二。从��推导的公式。‘���导出的完整的表达式,能够计算出热释电列阵和多路传输电子系统之间有聚合物绝缘层情况下的横向空间分辨率和衬底热负载效应。������〔”〕也推导出了类似的表达式,适用于热释电晶片压接在锗窗口上的情况。在这一表达式中,由锗的接触热阻取代了����公式中的聚合物绝缘体。两种表达式都适用于目前发展工作中采用的倒装型联按。�了�。人。。�爪讨论了被吸收的辐射热和横向扩散热之间的相位关系。如果采用固体信号读出电路�下面将讨论�,交替半帧相减,那么在适当的斩光率下,可得到横向扩散热的最佳相位鉴别。�������和不�������〔的最先推导出悬空热释电靶面的���,但他们的推导不是很严密的,因为没有考虑到固体衬底的热负载,因此,他们得到的最终公式就不可能象前面提到的公式那样精确。但是,他们的公式能够给出近似的横向热扩散特性,并且具有便于表述所涉及的原理的形式,因此,它对于下面的讨论是有用的。衬底的热负载将单独予以考虑。本文尽量利用简单的物理概念,导出简便的数学表达式,以便...
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