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http://inaoe.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1009/541| Study of IR un-cooled micro-bolometer arrays based on thim films deposited by plasma | |
| MARIO MORENO MORENO | |
| ALFONSO TORRES JACOME | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución-NoComercial-SinDerivadas | |
| Silicon Germanium Microbolometer | |
| Surface micro-machining technology for thin films in conjunction with the
silicon IC fabrication technology have allowed an important development on low cost
and reliable night vision systems based on thermal detectors arrays. Among the
thermal detectors of choice for these systems, the bolometer is one of them.
The applications of IR systems are in continuous growth, some of the most
important applications are security, fire fighting, biomedical, preventive maintenance,
and driving night vision. IR technology has a wide road to cover and still there is an
important field of study in this technology in order to satisfy the need of low cost and
high performance IR imaging systems.
In the present time there are commercially available large micro-bolometer
arrays (640 x 380 pixels), which contain different thermo-sensing materials, such as
vanadium oxide (VOx), metals, and amorphous and polycrystalline semiconductors.
Those materials present good characteristics but also have some
disadvantages. Metals are compatible with the standard IC fabrication technology, but
have low TCR values. VOx has a high TCR but it is not a standard material in IC
technology. Amorphous silicon (a-Si:H) has a high TCR value and is compatible with
the silicon technology, however possesses a very high resistance which results in a
mismatch with the input impedance of the CMOS read-out circuits. As a consequence
none of the commercially arrays contain an optimum pixel with an optimum thermosensing
material.
In previous works performed at INAOE, amorphous silicon-germanium films
obtained by PECVD were employed in the fabrication of un-cooled microbolometers,
providing high activation energy (Ea = 0.34 eV) and consequently a high
value of TCR.
Some of the performance characteristics of these devices are comparable with
those of the commercially available micro-bolometers, however they have some
drawbacks, which are a slow thermal response time, a still high cell resistance, and a
low yield at the end of the fabrication process. La tecnología de micro-maquinado superficial para películas delgadas en conjunto con la tecnología de fabricación de circuitos integrados en silicio, han permitido un importante desarrollo de sistemas de visión nocturna de bajo costo basados en arreglos de detectores de radiación infrarroja. Entre los detectores empleados en esos sistemas, el bolómetro es uno de ellos. Las aplicaciones de los sistemas infrarrojos están en continuo crecimiento, algunas de las más importantes son seguridad, lucha contra el fuego, biomedicina, mantenimiento preventivo y visión nocturna para automóviles entre otras. La tecnología infrarroja tiene un camino amplio que cubrir y todavía hay un importante campo de estudio de esta tecnología para satisfacer las necesidades de sistemas infrarojos de bajo costo y alto desempeño. En la actualidad existen arreglos de micro-bolómetros comerciales grandes (640 x 380 píxeles), los cuales contienen diferentes materiales termo-sensores, como óxido de vanadio (VOx), metales, semiconductores policristalinos y amorfos. Estos materiales presentan buenas características pero también presentan desventajas. Los metales son compatibles con la tecnología CMOS en silicio, sin embargo presentan un coeficiente de temperatura de resistencia (TCR) pequeño, el cual es el cambio de resistencia debido a la absorción de radiación IR. El VOx es un material que tiene un TCR alto pero no es compatible con la tecnología CMOS en silicio. Silicio amorfo es un material compatible con la tecnología de silicio, presenta un TCR alto, sin embargo tiene una alta resistencia, lo que produce incompatibilidad de impedancia con los circuitos de lectura. Así pues ninguno de los materiales utilizados como película termo-sensora es el óptimo. En el trabajo previo realizado en el INAOE, se han utilizado películas de silicio germanio amorfo, como elemento termo-sensor en micro-bolometros, ya que presenta una energía de activación alta (Ea = 0.34 eV) y por consecuencia un valor de TCR alto. Algunas de las características de desempeño de estos dispositivos son comparables con las de dispositivos comerciales, sin embargo también presentan algunas desventajas, las cuales son tiempo de respuesta grande, resistencia de celda alta y bajo yield al término del proceso de fabricación. | |
| Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica | |
| 2008 | |
| Tesis de doctorado | |
| Inglés | |
| Estudiantes Investigadores Público en general | |
| Moreno-Moreno M | |
| DISPOSITIVOS DE GRABACIÓN | |
| Versión aceptada | |
| acceptedVersion - Versión aceptada | |
| Aparece en las colecciones: | Doctorado en Electrónica |
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