硅基PZT热释电厚膜红外探测器的研制

在(100)单晶Si衬底上,采用MEMS工艺和丝网印刷方法制作了锆钛酸铅(PZT)厚膜热释电红外探测器,深入研究了PZT厚膜材料的制备方法与器件加工工艺.采用四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液腐蚀Si衬底制备硅杯结构.为防止Pb和Si相互扩散,在Pt底电极与SiO2/Si衬底之间通过射频反应溅射制备了Al2O3薄膜阻挡层.采用丝网印刷在硅杯中制备了30 μm厚的PZT材料,并用冷等静压技术提高厚膜的致密度,实现了PZT厚膜在850℃的低温烧结.PZT厚膜在1 kHz、25℃下的相对介电常数与损耗角正切分别为210和0.017,动态法测得热释电系数为1.5×10-8Ccm-2K-1.最后制备了敏感元为3 mm×3 mm的单元红外探测器,使用由斩波器调制的黑体辐射,在调制频率为112.9 Hz时测得器件的探测率达到最大值7.4×107 cmHz1/2W-1.