电子科技大学 光电科学与工程学院,成都 610054
为研究磁控溅射的衬底温度、氧氩比、沉积时间和工作气体流量对混合相VOx薄膜电学性能的影响,采用正交实验法,设计了4因素4水平16组实验,实施实验并记录样品电阻温度系数（TCR）和方阻值,分析薄膜电学性能随不同因素不同水平的变化趋势;然后,结合均值和方差分析以及XPS分析,得到不同因素影响混合相VOx薄膜电学性能程度的大小依次为：工作气体流量,衬底温度,氧氩比,沉积时间。最后,得出制备混合相VOx薄膜的优选参数：溅射电流0.3 A,衬底温度270 ℃,氧氩比2.8%,沉积时间20 min,工作气体流量120 cm3/min,测试结果显示,其TCR为-2.65%/K,方阻为1 102.1 kΩ/□。
磁控溅射 正交实验 XPS分析 优选参数 VOx VOx magnetron sputtering orthogonal experiment XPS optimal parameter
Author Affiliations
Abstract
1 School of Information Science and Engineering, Shandong University, Qingdao 266237, China
2 School of Physics and Technology, University of Jinan, Jinan 250022, China
We report VOx nanocomposite as a novel saturable absorber for the first time, to the best of our knowledge. The efficient nonlinear absorption coefficient and the modulation depth are determined by the Z-scan technology. As a saturable absorber, a passively Q-switched Nd-doped bulk laser at 1.34 µm is demonstrated, producing the shortest pulse duration of 129 ns at a repetition rate of 274 kHz. In the passively Q-switched Tm:YLF laser with the prepared saturable absorber, the shortest pulse duration was 292 ns with a repetition rate of 155 kHz. Our work confirmed the saturable absorption in VOx for possible optical modulation in the near-infrared region.
nonlinear optical properties saturable absorber VOx/NaVO3 composite Q-switching Chinese Optics Letters
2022, 20(5): 051601
1 北方广微科技有限公司, 北京 100089
2 昆明物理研究所, 云南昆明 650223
研制出一种全画幅 QXGA(Quad Extend Graphic Array)非制冷氧化钒红外焦平面探测器。探测器阵列规模达到 2048×1536, 像元尺寸为 17 .m×17 .m, 有效光敏面积约为 35 mm×26 mm。读出电路面积达到 41.34 mm×39.37 mm, 采用 8英寸 0.18 .m 1P6M一版多曝的缝合拼接曝光工艺设计及加工, 电路奇偶行同时积分、读出, 有效提高像元积分时间。探测像元采用成熟的 17 .m氧化钒微桥结构, 超大面积 MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)结构采用“多版一曝”、“一版多曝”的组合拼接曝光设计及加工技术。探测器采用高可靠性的标准金属真空封装。测试结果表明, 器件的噪声等效温差( NETD)小于 45 mK, 热响应时间小于 7 ms, 响应率非均匀性小于 8%, 器件帧频大于 60 Hz。
非制冷 红外焦平面 氧化钒 全画幅 读出电路 Uncooled, IRFPA, VOx, Full-Picture, ROIC
1 北方广微科技有限公司，北京 100089
2 昆明物理研究所，云南 昆明 650223
研制出一款640×512 高性能17 μm 非制冷氧化钒红外焦平面探测器。读出电路输入级采用镜像电路获得盲像元（Rd）和感光像元（Rs）电流差的积分电流（Iint），并能够有效抑制输入偏压噪声；同时采用逐行积分、逐列读出模式。氧化钒采用单层微桥工艺；像元桥臂间距缩至0.8 μm，以尽可能增大桥面及VOx 面积，有效提高像元响应率。器件采用高可靠性的金属真空封装。测试结果表明，器件的噪声等效温差（NETD）小于45 mK，响应率大于15 mV/K，热响应时间小于10 ms。
非制冷 红外焦平面 氧化钒 读出电路 uncooled IRFPA VOx ROIC NETD
电子科技大学 光电信息学院 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 成都 610054
室温下, 采用脉冲直流反应磁控溅射技术在玻璃衬底上制备了氧化钒薄膜。研究了脉冲调制功率占空比对薄膜物相、表面形貌、组分和热敏电学性能的影响。X射线衍射测试结果表明在室温及不同占空比下生长的氧化钒薄膜均为非晶结构; 原子力显微镜表面形貌测试表明降低占空比可以得到更加光滑的薄膜表面; X射线光电子能谱测试表明降低占空比能够在反应溅射气氛不变的情况下促进钒的氧化; 对薄膜的热敏电学特性测试发现, 在293~368K, 小极化子跳跃是脉冲反应磁控溅射氧化钒薄膜中主要的导电机制。
氧化钒 脉冲直流溅射 占空比 电学性质 VOx pulsed DC sputtering duty cycle electrical properties
1 昆明物理研究所, 云南 昆明 650223
2 北方广微科技有限公司, 北京 100089
氧化硅(SiOx)原位钝化层对氧化钒(VOx)薄膜电学特性的影响分析旨在改善像元微桥结构的光学吸收特性,提高热敏VOx 薄膜层的方阻和电阻温度系数(TCR)稳定性.采用离子束溅射沉积50 nm VOx 薄膜后,紧接着沉积30 nm SiOx 钝化层.通过原位残余气体分析仪(RGA)和衬底温度控制,调节氧化钒薄膜中的氧含量,分析了VOx 单层膜、SiOx/VOx 双层膜的电学特性随工艺温度的变化规律,原位残余气体分析仪(RGA)和150℃加温工艺提高了VOx 热敏层薄膜的方阻和电阻温度系数稳定性.
离子束溅射沉积 SiOx/VOx 双层膜 残余气体分析仪(RGA) 电阻温度系数(TCR) ion beam sputter deposition SiOx/VOx film stack residual gas analyser temperature coefficient of resistance
1 昆明物理研究所, 云南 昆明 650223
2 北方广微科技有限公司, 北京 100089
非制冷氧化钒红外焦平面像元光学设计旨在提高像元对红外辐射的吸收性能.由于非制冷红外探测器的工作波段通常在 8～14 .m范围内,要求像元在这个波段内具有较高的红外吸收率.采用光学导纳理论,进行像元微桥结构多层光学膜系优化设计.在器件工艺过程中,调节了桥面膜厚和高度,使桥面与 Si衬底上金属反射层之间形成一个谐振腔结构.通过红外傅里叶反射光谱和相对光谱响应测试分析验证表明:像元微桥结构光学设计后,增强了非制冷探测器微桥结构像元在 8～ 14 .m波段的红外吸收率和相对光谱响应.
非制冷氧化钒探测器 像元光学设计 谐振腔 傅里叶反射光谱 相对光谱响应 uncooled VOx infrared focal plane array pixel optical design syntonic cavity infrared Fourier reflection spectroscopy relative spectral response
非制冷红外焦平面探测器可以应用到红外瞄准、红外侦查、安防监控、消防搜救等多领域。论述了国产 640×512（20 μm）氧化钒非制冷红外焦平面热辐射传感器的主要设计方法及技术参数，包括 MEMS结构开发、读出电路设计、真空封装等关键技术，最终通过参数测试、车载成像验证了国产氧化钒非制冷红外探测器的性能指标可以满足民用、军用等领域的需求。
氧化钒 焦平面阵列 微机电系统 读出电路设计 VOx focal plane array（FPA） MEMS read-out circuit
1 北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
2 烟台睿创微纳技术有限公司, 山东 烟台 26400
THz探测器作为 THz成像系统的核心器件, 一定程度上制约着 THz成像技术的发展, 鉴于单元/多元探测器的光机扫描成像模式存在的问题, THz焦平面探测器成像成为 THz探测技术发展的方向。介绍了近年来国内外在 THz焦平面探测器, 特别是基于 VOx的 THz焦平面探测器及其成像技术的研究进展, 分析了 THz焦平面探测器及其成像模式的发展前景。本文对于研究 THz成像技术及应用的发展具有重要的参考意义。
THz成像 THz探测器 焦平面 VOx非制冷探测器 热释电非制冷探测器 THz imaging THz detector focal plane array(FPA) VOx uncooled detector Pyro-electric uncooled detector
西安工业大学 光电工程学院， 陕西 西安 710032
氧化钒(VOx)薄膜是一种广泛应用于红外热成像探测的薄膜材料，研究VOx薄膜的制备工艺、获取高电阻温度系数(TCR)的VOx薄膜具有重要意义。以高纯金属钒作靶材，采用射频磁控溅射的方法在室温下制备了VOx薄膜。主要研究了氩氧流量比以及功率等工艺参数对薄膜TCR的影响，获得了较好的工艺参数。采用万用表和X射线光电子能谱仪(XPS)分别测试了不同条件下射频磁控溅射法制备的VOx薄膜的电阻特性和薄膜成分，测试结果表明，采用所获得的较好工艺参数制备的VOx薄膜TCR值大于1.8%。
射频磁控溅射 氧化钒(VOx)薄膜 电阻温度系数(TCR) RF magnetron sputtering vanadium oxide (VOx) films temperature coefficient of resistance (TCR)
