本發明專利技術公開了一種用于BST熱釋電紅外探測器的介電擊穿調控方法，屬于電子元器件技術領域。包括下述步驟：在BST熱釋電薄膜的頂端設置有上電極，作為所述探測器的公共電極和紅外吸收層；在BST熱釋電薄膜的低端設置有兩個輸入電極，作為所述探測器的襯底；將一個輸入電極接地，并對另一個輸入電極施加方波偏壓。本發明專利技術可以保持BST熱釋電紅外探測器工作在較穩定的漏電流狀態下，不會影響器件的可靠性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電子元器件
，特別涉及一種用于BST熱釋電紅外探測器的介電擊穿調控方法。
技術介紹
鈦酸鍶鋇((Ba，Sr)TiO3，簡稱BST)熱釋電薄膜是鐵電材料中的一種，具有獨特的光學和電學特性，如壓電效應、熱釋電效應，光電效應，非線性光學效應以及鐵電性，在微電子學、集成光學和光電子學等高
中具有廣泛的應用前景。BST熱釋電薄膜因其具有優異的電、光等特性，已被應用于非制冷紅外探測器件中。BST熱釋電薄膜工作在直流偏置電場下，不可避免的要產生漏電流，它是BST熱釋電紅外探測器的主要噪聲之一，尤其是BST熱釋電薄膜的漏電流隨加偏置電壓時間的增加而增加的介電擊穿(Time DependentDielectric Breakdown,簡稱TDDB)現象,會嚴重影響探測器的可靠性。TDDB現象如圖1所示，隨著對BST熱釋電薄膜加偏置電壓時間的增加，漏電流有不同的變化規律。在圖中有兩個漏電流的突變點，分別記為h和h。在h之前，漏電流隨時間的增加而減小，在h時達到最小值；然后,漏電流隨時間的增加而增大,到&時漏電流突然急劇增加。在h附近，通過其他手段，可以使BST熱釋電薄膜的漏電流可以恢復到初始狀態。在h之前，BST薄 膜仍然有介電、熱釋電性能山之后，BST熱釋電薄膜無介電、熱釋電性能，即BST熱釋電薄膜被擊穿了。其中，h和I1之間的狀態稱為軟擊穿，I1之后的狀態稱為硬擊穿。對于BST熱釋電薄膜的熱釋電紅外探測器而言，漏電流是探測器最主要的噪聲之一。BST熱釋電薄膜漏電流增大，探測器噪聲就會增大，器件性能就會降低，故應該絕對避免漏電流增大的情況出現，否則探測器的可靠性就會受到影響。因此，根據BST熱釋電薄膜軟擊穿、硬擊穿的機理，找到一種行之有效的調控方法，意義十分重大。
技術實現思路
本專利技術的專利技術目的在于:提供一種能夠使BST熱釋電薄膜的漏電流保持在恒定狀態，避免TDDB發生的，用于BST熱釋電紅外探測器的介電擊穿調控方法。本專利技術包括下述步驟:在BST熱釋電薄膜的頂端設置有上電極，作為所述探測器的公共電極和紅外吸收層；在BST熱釋電薄膜的低端設置有兩個輸入電極，作為所述探測器的襯底；將一個輸入電極接地，并對另一個輸入電極施加方波偏壓。進一步的，所述方波偏壓為對稱方波偏壓；進一步的，所述對稱方波偏壓的幅值為±0.5 20V，周期為l(Tl000s，占空比為30^80% ο由于采用了上述技術方案，本專利技術的有益效果是:(I)兩個輸入電極在BST熱釋電薄膜的最下端，作為BST熱釋電薄膜生長的襯底，與原來采用的襯底電極結構相同，不會改變底電極的制備工藝，不會改變BST熱釋電薄膜的制備工藝。兩個輸入電極(兩部分下電極)的制備工藝相同，在其上生長的BST熱釋電薄膜的工藝相同，本專利技術兩部分的下電極/BST界面狀態相同，正、負偏壓下兩部分的下電極/BST漏電流大小和TDDB特性相同。(2)本專利技術中，由上電極和兩個輸入電極構成本專利技術的雙電容結構，上電極在薄膜的最上端，充當公共電極和紅外吸收層，不會降低對紅外信號的吸收，可以保證與單電容相同的紅外吸收性能。將輸入電極兩端的偏置電壓增加I倍，就可以保持BST熱釋電薄膜上所加偏置電場不變，熱釋電性能不變。(3)雙電容法簡單易行，不改動器件結構、加工工藝和BST熱釋電紅外探測器的處理電路。加在輸入電極上的動態偏置電壓通過外部電路的調整就可以實現，無需對電路作大幅調整。附圖說明本專利技術將通過例子并參照附圖的方式說明，其中圖1為BST熱釋電薄膜漏電流隨時間的變化曲線；圖2為本專利技術的BST熱釋電薄膜雙電容結構示意圖；圖3為實施例1中所加的動態偏置電壓圖；圖4為實施例1中動態偏置電壓下雙電容BST薄膜空間電荷變化示意圖其中，圖4-a為(TlOOs的電荷變化示意圖；圖4-b為10(T200s的電荷變化示意圖；圖4-c為20(T300s的電荷變化示意圖；圖5為實施例1中的漏電流隨時間的變化曲線圖；圖中標記，I一上電極，2—輸入電極,2-1輸入正電極,2-2輸入負電極,3BST熱釋電薄，3-1BST熱釋電薄與2-1對應的區，3-2BST熱釋電薄與2_2對應的區。具體實施例方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術作進一步詳細說明。參見圖2，本專利技術的雙電容結構包括上電極I，輸入電極2 (包括正電極2-1、負電極2-2)，位于上電極I和輸入電極2之間的BST熱釋電薄膜3，BST熱釋電薄膜3包括兩個區，用3-1、3-2表示。其中上電極I為NiCr電極，在BST熱釋電薄膜3的最上端，充當公共電極和紅外吸收層；輸入電極2為Pt電極，在BST熱釋電薄膜3的最下端，作為BST熱釋電薄膜3生長的襯底。將帶有BST薄膜的本專利技術雙電容結構的任一一個輸入電極接地；另一個輸入電極施加方波偏壓，即可使BST熱釋電薄膜的漏電流保持在恒定狀態，避免TDDB發生的。實施例1本專利技術中對雙電容BST熱釋電薄膜樣品所加的動態偏置電壓如圖3所示，其幅值為±6V，周期為200s，占空比為50%。將Pt電極2-1接輸入脈沖偏壓，Pt電極2_2接地，參見圖4。當第一個IOOs加正6V偏壓時，電子從Pt電極2_2注入BST熱釋電薄膜3，在3_2區形成空間電荷區，如圖4-a所示；當第二個IOOs加-6V偏壓時，電子從Pt電極2-1注入BST熱釋電薄膜3，在3_1區形成空間電荷區；同時，3-2區形成的空間電荷區在反向電場作用下，發生被俘電子的脫俘，這樣3-2區就恢復到初始狀態，如圖4-b所示；當第三個IOOs加正6V偏壓時，電子從Pt電極2_2注入BST熱釋電薄膜3，在3_2區形成空間電荷區；同時，3-1區形成的空間電荷區在反向電場作用下，發生被俘電子的脫俘，這樣3-1區就恢復到初始狀態，如圖-C所示；如此往復，3-1、3_2兩區的BST熱釋電薄膜都能保持在初始狀態，漏電流就不會隨時間發生變化。圖5是在上述動態偏置電壓下，雙電容BST熱釋電薄膜的漏電流隨時間的變化曲線圖。測試的時間為100000s，在此范圍內，BST熱釋電薄膜的漏電流波動不大，未發生軟擊穿和硬擊穿。說明采用BST熱釋電薄膜雙電容結構及動態偏置電壓法可以保持BST熱釋電紅外探測器工作在較穩定的漏電流狀態下，不會影響器件的可靠性。本專利技術并不局限于前述的具體實施方式。本專利技術擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于BST熱釋電紅外探測器的介電擊穿調控方法，其特征在于，包括下述步驟：在BST熱釋電薄膜的頂端設置有上電極，作為所述探測器的公共電極和紅外吸收層；在BST熱釋電薄膜的低端設置有兩個輸入電極，作為所述探測器的襯底；將一個輸入電極接地，并對另一個輸入電極施加方波偏壓。
【技術特征摘要】
1.一種用于BST熱釋電紅外探測器的介電擊穿調控方法，其特征在于，包括下述步驟:在BST熱釋電薄膜的頂端設置有上電極，作為所述探測器的公共電極和紅外吸收層；在BST熱釋電薄膜的低端設置有兩個輸入電極，作為所述探測器的襯底；將一個輸入電極接地，并對另一個輸入電極施加方波偏壓。2.如權利要求...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王曉川，張欣翼，許麗娜，
申請(專利權)人：四川匯源科技發展股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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