基于高居里点弛豫铁电单晶的热释电红外探测器制备及应用研究

发布时间：2024-04-14 14:35

　　随着互联网和物联网的快速发展,人们的生产、生活都在朝着更加自动化、智能化的方向发展,各行各业对传感器的要求越来越高,需求也越来越多。其中基于热释电效应的红外探测器由于其无需制冷、无需偏压、器件结构简单、光谱响应宽等特点,越来越受到人们的关注。热释电红外探测器的发展关键之一在于高性能热释电材料的研制,其中以弛豫铁电单晶铌镁酸铅钛酸铅为代表的新型热释电材料具有高的热释电系数、适中的介电常数、极低的介电损耗,非常有望成为下一代商用热释电材料。本论文围绕基于第三代弛豫铁电单晶Mn-PIMNT(15/55/30)的热释电红外探测器及其应用展开研究。研究内容及取得的结果如下:(1)弛豫铁电单晶热释电红外探测器理论模型的建立和优化。为指导探测器的研究与制备,分析了Mn-PIMNT(15/55/30)探测器敏感元的光热转换和热电转换过程,剖析了敏感元的温度变化和热释电电流随红外辐射频率的关系,同时分析了适合弛豫铁电单晶红外探测器的集成前置放大电路。为提高探测器的抗干扰能力,进一步研究了补偿型热释电探测器。分析了探测器的电压响应率随调制频率的关系,确定了探测器的最优频率使用范围;研究了探测器的噪声机制,...

【文章页数】：52 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 热释电效应与热释电材料
        1.2.1 热释电效应
        1.2.2 热释电材料
    1.3 新型热释电材料
    1.4 本论文研究内容
        1.4.1 研究目标
        1.4.2 研究内容
第二章 实验内容与方法
    2.1 实验内容
    2.2 热释电敏感元的制备
        2.2.1 晶体加工
        2.2.2 制备电极
        2.2.3 极化
        2.2.4 红外吸收层的制备
    2.3 探测器的制备
        2.3.1 敏感元、电子元件的组装
        2.3.2 探测器的封装
    2.4 弛豫铁电单晶性能测试
        2.4.1 介电性能测试
        2.4.2 热释电性能的测试
    2.5 热释电红外探测器的性能测试
        2.5.1 电压响应率
        2.5.2 噪声密度
        2.5.3 比探测率
第三章 热释电红外探测器理论模型的建立与优化
    3.1 热释电红外探测器的模型
        3.1.1 光-热转换
        3.1.2 热-电转换
        3.1.3 集成前置放大器
    3.2 补偿型热释电探测器
    3.3 响应率
    3.4 噪声密度
    3.5 本章小结
第四章 热释电红外探测器的制备与优化
    4.1 热释电敏感元的制备
    4.2 探测器的结构设计
    4.3 探测器的性能测试
        4.3.1 电压响应率
        4.3.2 噪声密度和比探测率
        4.3.3 温度特性
        4.3.4 振动干扰
    4.4 本章小结
第五章 热释电红外探测器在气体传感器中的应用
    5.1 NDIR气体传感器原理
    5.2 甲烷气体传感器的初步研究
        5.2.1 甲烷红外探测器的制备
        5.2.2 气体传感器的研究与制备
        5.2.3 气体传感器的标定与分析
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 总结
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢



本文编号：3954833