بررسی اثر بکارگیری SiO2/Al در بالا بردن حساسیت آشکار سازهای مادون قرمز بر پایه میکروکانتیلیور و مقایسه آن با Si3N4/Au

در این مقاله، آشکارساز مادون قرمز میکروکانتیلیور با حساسیت بالا و بدون نیاز به خنک ساز، طراحی و شبیه سازی شده است. این آشکارساز شامل، ناحیه جاذب، نواحی دو ماده ای و ایزوله و ستون ھای نگھدارنده است. ساختار آن معلق و به صورت دو لایه ای از جنس دی اکسید سیلیکون (SiO2) به ضخامت 1μm و آلومینیوم (Al) به ضخامت 200nm است. در این آشکارساز، میزان جذب IR و میزان خمش با طراحی ناحیه جاذب به صورت دو ماده ای افزایش یافته است. میزان جذب IR با آیینه شدن امواج مادون قرمز توسط لایه فلزی افزایش و میزان خمش با امتداد ناحیه دو ماده ای تا انتھای ناحیه جاذب بیشتر شده است. برای شبیه سازی رفتار حرارتی و مکانیکی، از روش آنالیز اجزاء محدود استفاده شده است. اندازه تغییر دما و تغییر جابجایی در نوک آشکارساز (دورترین نقطه نسبت به پایه ھا) به ترتیب ΔT=3/651°C و ΔZ=940nm شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی با اعمال شرایط مرزی به ازای شار حرارتی ثابت 100pW/μm2 روی ناحیه جاذب می باشند. در این آشکارساز، ضریب انتقال دما، حساسیت ترمومکانیکی، حساسیت توانی، حساسیت دمایی، حساسیت جابجایی و حساسیت به دمای جسم به ترتیب 3-10×9/7 و 0/284nm/K و 667/2mW-1 و 32/8mK/(pW.μm-2) و 9/34nm/(pW.μm-2) و 2/75nm/K محاسبه شدند. این پارامترها نسبت به آشکارساز مشابه از جنس Si3N4/Au به ترتیب 16 و 41 و 17 و 41 و 41 و 2/38 برابر بهبود یافته است.

Keywords:

میکرو ماشین کاری , آشکارساز مادون قرمز فاقد خنک ساز , آشکارساز حرارتی , میکروکانتیلیور