光电子第二章(补讲2)
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微纳光电子系统第二章微纳光电器件简介内容z VO2薄膜材料及其应用z 微透镜与红外CCD 集成技术z 微小型光学扫描器及其应用zMEMS 红外气体传感器1. VOx 薄膜材料及其应用z1959年美国贝尔实验室Morin发现钒的金属氧化物具有电阻温度相变特性;目前该材料的相变机理至今仍然未完全掌握。
z 该材料在相变过程中,许多物理参数,如电阻率,光学折射率都发生了突变,具有非常广泛的器件应用前景。
z金属钒的诸多氧化物相中,二氧化钒(VO 2)最引人注目: (1)VO 2材料的相变温度在68℃附近,最接近室温;当温度低于68℃时,VO 2呈现半导体相,材料电阻率为10 Ω·cm 量级;当温度高于68℃时,VO 2呈现金属相,电阻率下降至10-3Ω·cm左右。
在很小的温度范围内(0.1℃),电阻率变化了4-5个数量级。
与此同时,材料的光学特性在相变时也发生了突变,从低温半导体相对红外光的高透射转变为高温金属相对红外光的高反射.z 用途:(1) VOx 薄膜作为微测辐射热计的热敏电阻,制作非致冷红外焦平面;(2) 利用VO2相变特性,制作光开关,激光防护膜,太阳能智能节能窗等(1) VOx微测辐射热计z氧化钒薄膜被用于微测辐射热计热敏电阻主要是由于这种材料在室温附近具有合适的方块电阻、较高的TCR ,小的1/f 噪声系数以及制备工艺与大规模集成电路兼容等特点.z用于微测辐射热计热敏电阻材料的氧化钒薄膜主要有三种:混合相VO x 、准VO 2和亚稳态相VO 2(B)薄膜,分别以美国HTC研究中心、加拿大INO研究所和日本防卫厅&NEC为代表.应用--国防、军事消防医疗医疗SARS工业设备预知性检测及维护--电子工业设备预知性检测及维护--土木、建筑工业设备预知性检测及维护--电气设备1ln dR d RTCR R dT dT==)(00T T e R R −=αα为恒值Ta T T T e R R ss ΔΔ+=氧化钒作为热敏薄膜优点:•高电阻温度系数,TCR>-2%/K •合适的方块电阻, 10~50 k Ω•低的噪声系数•制备工艺与IC 工艺兼容.TCR=-0.0236K R 0(20℃)=13.5 k Ω/方块1/T (K)HTC 研制的VO x 热敏薄膜的电阻-温度关系曲线LnR(Ω)室温电阻约15~20 k Ω,电阻温度系数-2.0%K -1。