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研究生中文姓名:陳揚叡
研究生英文姓名:Chen, Yang-Jui
中文論文名稱:64 X 64陣列式紅外線感測元件研發
英文論文名稱:Research and Development of Suspended Bridge 64 X 64 Infrared Detector Array
指導教授姓名:張忠誠
陳洋元
口試委員中文姓名:教授︰鄭岫盈
教授︰朱明禮
教授︰張忠誠
教授︰陳洋元
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:電機工程學系
學號:10353010
請選擇論文與海洋研究相關度:無相關
請選擇論文為:學術型
畢業年度:105
畢業學年度:104
學期:
語文別:中文
論文頁數:79
中文關鍵詞:紅外線感測元件熱敏阻
英文關鍵字:Infrared detectorBolometer
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目錄

Chapter 1緒論 1
1-1 研究背景與動機 1
1-2 紅外線簡介 2
1-3紅外線感測器簡介 2
1-4論文概述 3
Chapter 2物理特性及理論 4
2-1黑體輻射 4
2-1.1 Planck定律 4
2-1.2 Stefan-Boltzmann 定律 5
2-1.3 Wien 位移定律 5
2-2 熱敏元件之原理 5
2-2.1 電阻溫度係數 6
2-2.2 響應度 6
2-2.3 薄膜電阻 6
2-2.4 雜訊等效功率 7
2-2.5 感測度 7
2-2.6 歸一化感測度 7
2-2.7 熱容 8
2-2.8熱傳導率 8
Chapter 3紅外線感測元件製程介紹 9
3-1製程相關儀器介紹 9
3-1.1 基板的選擇與清洗 9
3-1.2 光罩設計 9
3-1.3 黃光微影製程 10
3-1.4 熱蒸鍍系統 11
3-1.5 射頻磁控濺鍍系統 11
3-1.6 濕式蝕刻 12
3-1.7 反應式離子蝕刻機 12
3-1.8 鑽石切割機 13
3-1.9 超臨界乾燥機 13
3-1.10 KEITHLEY 2400 多功能電源電錶 13
3-1.11 LakeShore 340 Tempertaure Controller 13
3-2 製程量測設備 14
3-2.1 掃描式電子顯微鏡 14
3-2.2 X-光繞射儀 14
3-2.3 膜厚量測儀 14
3-3 紅外線感測元件製程簡介 15
3-4 元件製程介紹 15
3-4.1 元件製程步驟 15
3-5 RuOx-AlxOx靶材製作 20
Chapter 4 實驗結果與討論 22
4-1 RuOx-AlxOx粉末及薄膜特性分析 22
4-1.1 RuOx-AlxOx粉末特性分析 22
4-1.2 RuOx-AlxOx薄膜特性分析 22
4-2 RuOx-AlxOx薄膜雜訊分析 23
4-3感測元件OM及SEM量測 24
4-3.1 元件OM量測 24
4-3.2 元件SEM量測 26
4-4 感測器基本參數 26
4-5紅外線熱影像量測設置 26
4-6紅外線熱影像量測 27
4-7響應時間量測 28
Chapter 5 結論 29
參考文獻 30

圖目錄
圖 1-1紅外光之光譜圖[1] 33
圖2-1 Wien 位移定律說明黑體輻射在不同溫度下的頻[43] 34
圖3-1 實驗中使用的超音波震洗機[42] 34
圖3-2(a)第一層電極層之光罩圖[42] 35
圖3-2(b)絕緣層之光罩圖[42] 35
圖3-2(c)第二層電極層之光罩圖[42] 36
圖3-2(d)反射層之光罩圖[42] 36
圖3-2(e)犧牲層之光罩圖[42] 37
圖3-2(f)s1818層之光罩圖[42] 37
圖3-2(g)支撐層之光罩圖[42] 38
圖3-2(h)吸收層之光罩圖[42] 38
圖3-2(i) 上電極之光罩圖[42] 39
圖3-2(j)元件整體光罩圖[42] 39
圖3-4實驗中使用之烤盤[42] 40
圖3-5實驗中使用之曝光機[42] 41
圖3-6正負光阻示意圖[42] 41
圖3-7(a)熱蒸鍍系統[42] 42
圖3-7(b)E-beam電子束系統[42] 42
圖3-7(c)熱蒸鍍系統原理示意圖[41] 43
圖3-7 (d)E-beam電子束系統原理示意圖[41] 43
圖3-8(a)2吋射頻磁控濺鍍系統[41] 44
圖3-8(b)3吋射頻磁控濺鍍系統[41] 44
圖3-8(c)濺鍍示意圖[40] 45
圖3-8(d)濺鍍原理示意圖[40] 45
圖3-9(a)本實驗濕式蝕刻鋁[42] 46
圖3-9(b)濕式蝕刻之示意圖[42] 46
圖3-10(a) Reactive ion etching(RIE) [42] 47
圖3-10(b)乾式蝕刻之示意圖[42] 47
圖3-11本實驗所使用之鑽石切割機[42] 48
圖3-12本實驗使用之電子元件絆線機[42] 48
圖3-13此實驗所使用之掃描式電子顯微鏡[42] 49
圖3-14本實驗量測粉末特性之X-Ray[42] 49
圖3-15本實驗膜厚量測儀器[42] 50
圖3-16本實驗所使用超臨界乾燥機[42] 50
圖3-16(a)長一層Si3N4矽基板的示意圖 51
圖3-16(b)鍍上第一道電極層的示意圖 51
圖3-16(c)鍍上Si3N4絕緣層的示意圖 52
圖3-16(d)鍍上第二道電極層的示意圖 52
圖3-16(e)鍍上Au反射層示意圖 53
圖3-16(f)鍍上鋁犧牲層示意圖 53
圖3-16(g)旋上保護層的示意圖 54
圖3-16(h)蝕刻完的鋁犧牲層的示意圖 54
圖3-16(i)鍍上Si3N4支撐層的示意圖 55
圖3-16(j)鍍上RuO2感測層示意圖 55
圖3-16(k)鍍上上電極示意圖 56
圖3-16(l) 鍍上Si3N4吸收層示意圖 56
圖3-16(J) 鍍上Cr吸收層示意圖 57
圖3-16(J) 掏空鋁示意圖 57
圖4-1(a)未經鍛燒的RuOx粉末[42] 60
圖4-1(b)經過鍛燒後RuOx粉末[42] 60
圖4-1(c)RuOx-AlxOx混合後粉末 61
圖4-2(a)2 inch 36% RuO2薄膜電阻對溫度做圖 61
圖4-2(b) 2 inch 34% RuOx薄膜電阻對溫度做圖 62
圖4-2(C) 3 inch 36% RuOx薄膜電阻對溫度做圖 62
圖4-2(d) 2 inch 36% RuOx薄膜在不同壓力下最佳TCR量測 63
圖4-2(e) 2 inch 34% RuOx薄膜在不同壓力下最佳TCR量測 63
圖4-2(f) 3 inch 36% RuOx薄膜在不同壓力下最佳TCR量測 64
圖4-3(a)為RuOx薄膜雜訊量測 64
圖4-3(b)為精密電阻雜訊量測 65
圖4-3(c)為RuOx薄膜與精密電阻雜訊量測比較圖 65
圖4-4第一層電極層OM圖 66
圖4-5絕緣層OM圖 66
圖4-6第二層電極層OM圖 67
圖4-8犧牲層OM圖 68
圖4-9 S1818層OM圖 68
圖4-10鋁蝕刻完OM圖 69
圖4-11 Si3N4支撐層OM圖 69
圖4-12 RuOx感測層OM圖 70
圖4-13上電極層OM圖 70
圖4-14 Si3N4吸收層OM圖 71
圖4-15 Cr吸收層OM圖[42] 71
圖4-16 元件掏空OM圖 72
圖4-17(a)懸浮成功之SEM圖 72
圖4-17(b)懸浮成功之SEM圖 73
圖4-18透鏡成像聚焦之原理[40] 73
圖4-19(a) 熱影像量測系統示意圖[42] 74
圖4-20(a) 三角形遮板 75
圖4-20(b) 十字遮板 75
圖4-20(c) 黑體爐以150℃及100cm所照射三角遮版之熱影像訊號 76
圖4-20(d) 黑體爐以150℃及100cm所照射十字遮版之熱影像訊號 76
圖4-20(e) 黑體爐以120℃及100cm所照射三角遮版之熱影像訊號 77
圖4-20(f) 黑體爐以120℃及100cm所照射十字遮版之熱影像訊號 77
圖4-20(g) 黑體爐以100℃及100cm所照射三角遮版之熱影像訊號 78
圖4-21為響應時間量測示意圖 78

表目錄
表3-1(a)熱蒸鍍材料參數表 58
表3-1(b)電子束熱蒸鍍材料參數表 58
表3-2 光阻旋塗轉速-S1813&LOR5B 59
表3-3 光阻旋塗轉速-S1818 59

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