见所未见,红外和太赫兹探测器件培训展现“芯”气象

离离暑云散,袅袅凉风起。最是一年秋好处,微纳园区收获丰!由麦姆斯咨询主办,上海传感信息科技有限公司和华强电子网协办的《红外和太赫兹探测器件培训课程》,于2019年9月19日至9月21日在无锡市传感网国际创新园F11座“创星咖啡”圆满举办!

近些年,随着“红外传感新应用的拓展”与“红外探测器出货量的提升”互相促进,红外市场进入良性循环状态。而早在2004年就被美国政府赞誉为“改变未来世界的十大技术”之一的“太赫兹”,在光源与探测器两方面均取得较大进展,未来也将深深影响和改变人类的生活!为此,麦姆斯咨询特开办《红外和太赫兹探测器件培训课程》,覆盖从红外光谱到太赫兹光谱,重点讲解核“芯”光电探测器件,其中包括:红外探测技术综述;非制冷型热探测器技术及应用:氧化钒微测辐射热计、非晶硅微测辐射热计、热电堆探测器、热释电和微悬臂梁探测器;制冷型光子探测器技术及应用:碲镉汞探测器、Ⅱ类超晶格探测器;太赫兹探测器和太赫兹辐射源技术及应用。

来,跟随我们,一起回到培训课堂现场吧!

培训现场图:学员如饮甘泉般汲取知识
培训现场图:学员如饮甘泉般汲取知识

师资阵容强大,课程设计专业,令人耳目一新的知识盛宴

9月19日下午,来自浙江大立科技股份有限公司的副总经理姜利军为大家带来了《红外探测技术综述》。长期从事非制冷红外焦平面探测器的研制及生产、有着多年研究和实战经验的姜利军老师,首先列举多条大家对红外辐射的错误认识,从而引入红外辐射的基础概念。随后姜利军老师通过计算公式与案例相结合的方式,逐步引出对红外探测技术以及红外探测器不同分类的讲解,并通过对比分析,形象地为学员们展现了各类红外探测器的特性差异。在对非制冷红外探测器技术的讲解过程中,姜利军老师以微测辐射热计非制冷红外焦平面探测器为例,重点分析了其设计原理、性能参数、制造和封装技术等。在谈到目前红外探测器所面临的挑战时,姜利军老师提出了三点:(1)像元尺寸缩小对性能的挑战(如信号减弱、噪声增大等问题);(2)如何保持同样的NETD和热时间常数水平;(3)生产工艺面临的挑战。针对这些问题,姜老师结合自己的经验向学员们提出了如尽可能提升信号响应、通过非晶硅(a-Si)材料降低噪声等强实操性建议。最后,姜利军老师提到,自2017年至今,我们国家正在慢慢接近甚至赶超国外先进水平,发展自主核心技术与特色产品,未来中国红外“芯”的发展仍需大家共同努力!

浙江大立科技股份有限公司副总经理姜利军的授课风采
浙江大立科技股份有限公司副总经理姜利军的授课风采

9月19日下午,《非制冷型热探测器技术及应用:氧化钒微测辐射热计》课程由苏州MEMS中试平台的技术总监马清杰讲解。马清杰老师从红外物理与非制冷红外探测器简介出发,结合图片和视频,为大家分析了红外热像仪的工作原理、应用及其市场规模等,随后重点剖析了氧化钒非制冷红外探测器的设计与制造工艺。在对比分析氧化钒(VOx)与非晶硅的优缺点时,马清杰老师表示,VOx占据热敏感膜市场70%份额的绝对优势,因为VOx技术方案既可以较容易实现低端民用,也可以实现高端工业监控及军用。随后对该课程的重头戏——氧化钒非制冷红外探测器的制造工艺的讲解中,马清杰老师表示,氧气分量对薄膜电阻影响非常敏感,因此,氧气流量的精确控制是保证氧化钒热敏感膜的最关键因素。另外,等离子产生、等离子能量、等离子方向、溅射速率都对氧化钒薄膜的方块电阻、表观形貌、围观结构等均有影响,进而影响其关键指标TCR;最终结果将影响红外探测率、非噪声等效温差(NETD)等器件性能。凭借多年从事MEMS器件研发及MEMS整合工艺研发的一线经验,马清杰老师对氧化钒非制冷红外探测器的制造工艺讲解详细、步骤清晰,课堂氛围也异常活跃,学员们纷纷表示有新的收获!

苏州MEMS中试平台技术总监马清杰的授课风采
苏州MEMS中试平台技术总监马清杰的授课风采

9月20日上午,华中科技大学副教授易飞为大家带来了《非制冷型热探测器技术及应用:热释电和微悬臂梁探测器》课程的讲解。易飞老师以微悬臂梁探测器基础概念的讲解开篇,列举了多种探测器件的读出方式:压电式、电容式、石英晶振、电子隧穿以及光学读出等,但易飞老师也提到,当所做的阵列较大时,石英晶振和电子隧穿的读出较为困难,因此较少使用。在对微悬臂梁探测器的各项性能的讲解中,易飞老师着重阐述了响应率和噪声的计算方式,易飞老师认为并非响应率很高就说明你的探测器很好,噪声也非常重要,甚至还开玩笑地说:“任何探测器只谈响应率,不谈噪声就是在耍流氓。”接着,易飞老师又对热释电探测器的工作原理、结构组成和材料体系进行了深入讲解,在讲解热释电的材料体系时,易飞老师提到目前基本上任何一个新的材料体系出来,都会去测试它的热释电系数,因此构成热释电材料体系的材料是非常多的。在对热释电探测器如何提高响应率的问题上,易飞老师认为可通过各类工艺使晶体薄膜化,这也是热释电探测器未来发展主要需要突破的点。课程最后,易飞老师还结合自己发表的论文,向大家展示了其它超结构材料在热探测器中的应用。易飞老师总结道,目前图像传感器阵列越做越大,单个器件的尺寸越做越小,这叫“More Moore”,但同时我们希望在同器件级别下实现更多的功能,这叫“More than Moore”;但目前这些功能主要在可见光下进行,红外领域还处于研究状态,而使用超构材料制造红外探测器,可增强红外对电磁波的分辨能力,将比在可见光领域下的意义更大。

华中科技大学副教授易飞的授课风采
华中科技大学副教授易飞的授课风采

9月20日下午,首先由上海巨哥电子科技有限公司总经理沈憧棐为大家带来了《非制冷型热探测器技术及应用:非晶硅微测辐射热计》的讲解。沈憧棐老师在红外成像精确测温、低成本红外探测器等方向上具有众多前瞻性的研发成果和丰富的行业应用经验,课程伊始,即结合日常生活中大家常见的物品,对非晶硅微测辐射热计的工作原理进行了详细讲解,并过渡到对其材料和性能的阐述。对于评估性能的主要参数,沈憧棐老师向大家展示了以下几项:NETD、响应时间常数、测温动态范围、阵列响应一致性以及温度稳定性等。在对非晶硅微测辐射热计的加工工艺的讲解中,沈老师提到探测器的最终性能是由读出电路、MEMS电阻结构和真空封装等多方面共同决定。而针对“如何制造出性能最佳的探测器”,沈憧棐老师分别从柱孔连接、应力平衡、材料性能优化、噪声改善以及极限线宽等多方面提出了独特见解,以期为学员们带来“芯”的启发。

上海巨哥电子科技有限公司总经理沈憧棐的授课风采
上海巨哥电子科技有限公司总经理沈憧棐的授课风采

当天下午第二节课程主题为《非制冷型热探测器技术及应用:热电堆探测器》,由上海烨映电子技术有限公司总经理徐德辉讲授。在国际和国内重大科研项目中拥有多篇高影响力论文和多项专利的徐德辉老师,课程开始首先对热电堆探测器的工作原理和结构做了简短的概述,并对比分析了“背面释放热电堆结构”与“正面释放热电堆结构”的主要问题:其中“背面释放热电堆结构”的问题在于释放时间长、CMOS兼容性差以及选择性差;而“正面释放热电堆结构”的缺点则是结构黏附且性能低。随后,徐德辉老师又对热电堆探测器的制造和封装技术进行了重点讲解,徐德辉老师认为,传统的分立器件工艺+湿法硅腐蚀制作的器件成本率、集成度以及性价比均比较低,而想要做高性价比的热电堆探测器,则需采用CMOS工艺+干法硅腐蚀制作。在对未来热电堆探测器的技术发展趋势上,徐德辉老师也提出了自己的见解:首先是微型化,从应用要求上来说,需要轻而薄,从成本上来说,需要规模化生产;其次是片上集成,需要接口简单,采用片上系统;最后是阵列化,从而实现空间分辨。这三点趋势为在场的学员们在后续产品的开发上提供了新思路。徐德辉老师课程最后通过对热电堆探测器在体温监测、非接触温度测量、人机交互等领域中的应用的讲解,向大家呈现出热电堆探测器的发展趋势以及选择合适的探测器的方法。

上海烨映电子技术有限公司总经理徐德辉的授课风采
上海烨映电子技术有限公司总经理徐德辉的授课风采

9月21日上午,武汉高德红外股份有限公司探测器中心副主任周文洪向大家讲解了《光子探测器技术及应用:碲镉汞探测器和Ⅱ类超晶格探测器》。周文洪老师以红外基础知识的讲解开启了此次课程之旅,并简单介绍了不同分类方式下的探测器种类,其中着重讲解了制冷探测器的材料选择,包括碲镉汞、量子阱、锑化铟和第二类超晶格等,同时也分析了这几类材料的优缺点及发展现状,但周文洪老师也说到,这些材料没有好坏之分,要根据应用波段和要求,发挥各类材料技术所长。随后,在对碲镉汞探测器工艺技术的讲解中,周文洪老师也讲解地非常全面,从碲锌镉衬底的制备、薄膜材料的选择到外延技术、倒装焊接技术,再到读出电路设计等一应俱全。最后,周文洪老师凭借自己在制冷型红外焦平面探测器领域多年的经验,向大家阐述了在碲镉汞探测器测试环节出现的问题及解决方案,为学员们在实际工作中提供了很多值得借鉴的方法。在随后的对Ⅱ类超晶格探测器的讲解中,周文洪老师先从制冷红外探测器发展历程讲起,说到制冷探测器将向更大的面阵规模、更小的像元尺寸、更高的工作温度以及多色化应用方向发展。接着又对锑化物Ⅱ类超晶格红外探测器制造过程中的技术难点进行了详细的阐述,如高质量材料分子束外延、低损伤刻蚀技术、器件表面钝化技术、衬底去除技术以及提高可靠性等问题。针对这些问题,周文洪老师一一给出解决方案并提供了个人的独到见解,学员们满满的笔记和时常拿起手机拍照的举动更是印证了:此次课程干货满满!

武汉高德红外股份有限公司探测器中心副主任周文洪的授课风采
武汉高德红外股份有限公司探测器中心副主任周文洪的授课风采

9月21日下午,首先由中科院上海技术物理研究所研究员陈刚为大家讲解《太赫兹辐射源技术及应用》。陈刚老师先是对太赫兹的基础知识和主要应用进行了简单介绍。陈刚老师提到目前太赫兹技术面临的主要挑战是太赫兹辐射源:现在市面上缺少高功率、低成本、便携式并能够在常温条件下工作的太赫兹辐射源。随后,陈刚老师又对太赫兹辐射源的技术路径——真空电子技术、激光光学技术以及超快激光技术等分别进行了详细讲解。讲到激光光学技术,陈刚老师也列举了多种激光器,包括气体激光器、半导体激光器、自由电子激光器以及量子级联激光器等,并重点对它们的工作原理和器件结构进行梳理。陈刚老师在课程的最后提到,太赫兹辐射源的未来是需要寻找新型非线性材料,研究新型材料的内部结构,探索新的太赫兹辐射发生、振荡、放大机制,从而朝着高效率、高能量、结构紧凑、室温稳定运转的研究方向发展。

中科院上海技术物理研究所研究员陈刚的授课风采
中科院上海技术物理研究所研究员陈刚的授课风采

9月21日下午,中科院上海技术物理研究所研究员王林为大家带来了此次培训的最后一门课程《太赫兹探测器技术及应用》。在简单介绍了太赫兹探测原理之后,王林老师接着从太赫兹波探测器探测机理的讲解入手,其中包括光子探测、热探测、热电子探测和场效应晶体管探测等。在说到HEMT探测器的设计时,王林老师建议选用电子迁移率较高的材料以及设计高效的太赫兹混频天线,因为合理设计的天线结构和尺寸能够有效地对太赫兹进行选频并增强电场。由于太赫兹波的独特性,其可谓是天生的反恐和安检“专家”,因此太赫兹成像技术也在不断发展,在安检和反恐领域受到高度重视。王林老师结合视频,对太赫兹成像技术的原理和特点进行了详细阐述。在课程最后,王林老师总结道,太赫兹技术是一门极具活力的前沿科技,其应用非常广泛,新理论、新现象、新方法和新应用也是层出不穷,但要想实现重大突破,还需研发新技术、运用新材料。

中科院上海技术物理研究所研究员王林的授课风采
中科院上海技术物理研究所研究员王林的授课风采

学员勤学好问,学习氛围浓郁,一场别开生面的讨论交流会

培训现场,学员们都能够认真听讲、详细记录,并主动参与课堂互动,积极研讨交流。在这一场培训之旅中,学员们遇到了不同的人,见到了新的事物,交换了彼此的思想,迸溅出了无数火花。也希望通过此次培训,大家除了能够收获满满的理论知识,也能够通过与讲师和学员间的交流互通有无,促进彼此业务蓬勃发展。

踊跃发言的学员们
踊跃发言的学员们

因为未知,培训之旅被层层迷雾围绕;因为回忆,培训之旅被缕缕阳光照耀。至此,麦姆斯咨询举办的《红外和太赫兹探测器件培训课程》圆满完成!弹指一挥间,回想初见情景仍历历在目,我们虽已别离,但带回了满满的“行囊”。麦姆斯咨询将不泯初心、上下求索,继续秉承精益求精,不断开拓进取的精神,持续为大家带来更多的精品课程!你问还有什么课程?且看下文介绍!

推荐培训:

2019年10月25日至10月27日,麦姆斯咨询在无锡主办《激光雷达核心技术培训课程》

2019年11月15日至11月17日,麦姆斯咨询在无锡主办《运动(惯性)传感器核心技术培训课程》

2019年12月6日至12月8日,麦姆斯咨询在苏州主办《MEMS制造工艺培训课程》。

欢迎咨询培训课程!

麦姆斯咨询
联系人:赵婷婷
电话:18021192087
E-mail:Zhaotingting@MEMSConsulting.com

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