窄带红外光源设计与制备

论文摘要

近年来，随着微机电系统（MEMS）技术的快速发展和进步，传感元器件发展也出现了小型化、低功率、低成本的趋势。MEMS红外光源应运而生，且成为红外气体传感器技术研究的重点和热点。基于MEMS技术的窄带红外光源更进一步实现了窄带滤波功能。本论文针对窄带红外光源进行理论分析，实验研究和器件制备，提出一种新的方法，这种方法通过更改氮化钛制备参数来调整发射谱的特性，这使得窄带红外光源制备工艺更加简单，成本更低。内容主要包括：(1)分析了金属/电介质/金属（MDM）型的窄带红外光源的光学性能，并且采用传输矩阵的方法详细地分析了MDM结构的几何参数和材料参数与对窄带红外光源发射谱特性的关系。(2)采用有限元方法对窄带红外光源进行了热学和力学模拟分析，分析了支撑层厚度对微桥形变的影响，以及稳态状况下，窄带红外光源器件的温度分布和、热应力分布、受热膨胀变形状况。(3)采用MEMS工艺，完成了对窄带红外光源器件的制备。并且对窄带红外光源制备工艺中的多孔硅牺牲层工艺和氮化硅刻蚀工艺两项关键工艺进行了详细的实验研究。(4)对窄带红外光源器件进行了初步测试。提出了新的器件结构，并设计了新的制备工艺流程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 MEMS 技术
• 1.2 MEMS 红外光源
• 1.3 本论文研究内容
• 2 窄带红外光源理论分析和仿真设计
• 2.1 窄带红外光源的理论分析
• 2.2 窄带红外光源的仿真设计
• 2.3 本章小结
• 3 窄带红外光源的有限元模拟
• 3.1 有限元模拟概述
• 3.2 COMSOL Multiphysics 软件简介
• 3.3 窄带红外光源 COMSOL Multiphysics 软件分析
• 3.4 本章小结
• 4 窄带红外光源制备工艺
• 4.1 窄带红外光源制备工艺流程
• 4.2 关键工艺研究
• 4.3 本章小结
• 5 测试结果和实验方案的改进
• 5.1 测试结果
• 5.2 制作工艺流程的改进
• 5.3 本章小结
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献