斜入射条件下微测辐射热计的光学特性研究.pdf

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1、2011年第30卷第3期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)63斜入射条件下微测辐射热计的光学特性研究赵赫男，王涛，陈超，于贺，蒋亚东(电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室，四川成都610054)摘要：针对典型的微测辐射热计单元结构的设计，依据光学导纳矩阵方法，用Matlab软件分析了多层薄膜的光学特性，获得了理论上红外吸收率最大时吸收层的厚度0．1m和空腔的高度2Ixm，通过理论计算得到了斜入射条件下红外吸收率随入射角的变化规律，与常规的计算

2、方法一垂直入射条件下得到的红外吸收率相比，它更接近于实际情况，仿真计算结果更加准确。结果表明：器件在8～14FLm波段有80％以上的红外吸收率，并且当微桥形变很小时，器件依然有很高的红外吸收率。关键词：微测辐射热计；红外吸收率；光学导纳矩阵法；斜入射中图分类号：TN215文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)03-0063-04Study0nopticalproperties0fmicrobolometers●'l●●●1半lnoDli0uelnClcIenceZHAOHe-nan，WAN

3、GTao，CHENChao，YUHe，JIANGYa—dong(StateKeyLaboratoryofElectronicThinFilms&IntegratedDevices，UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina，Chengdu610054，China)Abstract：Thedesignoftypicalmicrobolometerisdescribed．Accordingtoopticaladmittancematrixmethod，t

4、heopticalcharacteristicsofmuhilayerfihnstructureissimulatedbyMatlabsoftware．Theoptimalthicknessofabsorberfilmandheightofvacuumareobtainedwheninfraredabsorptivityrateismaximal，andtheirvaluesare0．1Ixmand2wmrespectively．Itisreposedtheinfraredabsorptivityvari

5、ationwithincidentangle'sincreasingbytheoreticcalculatinginobliqueincidence．Comparedwiththeinfraredabsorptivityinnormalincidence，whichisdifferentfromtheconventionalmethod，thismethodisclosertotheactualsituationandcanobtainabettersimulationresult．Theresultsi

6、ndicatethemicrobolometerhasaninfraredabsorptivityofmorethan8O％in8～14mspectralrange．Meanwhile，evenwhenthestrainofmicro—bridgeisverysmall，thedevicestillhasahighinfraredabsorptivity，either．Thesimulationresultofthispaperofferedreliableevidencetostudymicrobolo

7、meters．Keywords：mircobolometer；infraredabsorptivity；opticaladmittancematrixmethod；obliqueincidence0引言作为热敏电阻的典型的微测辐射热计，其单元结构是由多红外探测器是一种辐射能转换器，它把目标物体发射层薄膜组成的，硅读出电路上方制作成微桥结构，微桥的红外辐射转换成可以测量的其他物理量。根据工作原理上形成热敏感膜，下方的Al反射层与热敏感膜之间形成不同可分为光子型和热敏型两类。热敏型红外探测器由于1／4波长谐振

8、腔。其无需制冷、体积小、低功耗、寿命长、成本低等优点迅速达微测辐射热计采用热敏电阻器作为敏感元件，当目标到了实用化，并在军事和民用领域有着非常广泛的用物体发射的红外线辐射到像元表面时，红外辐射被吸收转途。其中，以美国霍尼韦尔技术中心(Honeywelltechno—换为热能从而弓l起热敏电阻器的温度变化，进而使得热敏logycenter，HTC)为代表的微桥结构的微测辐射热计是目电阻器的阻值发生改变。因此，提高红外吸收率对于改