氧化钒与非晶硅的非制冷红外探测器各有什么优缺点？ 第1页

昨天看了一个文章，解释很详细原贴深度解析非制冷红外探测器：氧化钒与非晶硅优缺点？

第七部分 氧化钒与多晶硅的不同点：

1、 技术沉积时间

1978年，利用微测辐射热计VOx材料制作探测器取得突破性发展。而非晶硅晚了10年。由氧化钒制成的芯片的性能、技术相对非晶硅更成熟。（氧化钒探测器具有10μm像元间距的产品，而非晶硅探测器目前仅有ULIS设计的320×240像素的12μm像元间距产品。）

2、 薄膜沉积方法

氧化钒薄膜采用反应溅射沉积方法制备，需要对标准CMOS工艺PVD设备进行改造，引入O2作为反应气体，实现薄膜氧化。

非晶硅薄膜采用化学气相沉积（CVD）方法制备，需要对标准CMOS工艺CVD设备进行改造，引入H2作为反应气体，实现薄膜掺氢工艺。

3、 薄膜性能指标不同（主要包括TCR电阻温度系数、1/f噪声系数、电阻率与电阻均匀性）

氧化钒薄膜与非晶硅薄膜都是半导体热敏薄膜，薄膜TCR与电阻率都成正比关系。

同样电阻率条件下，氧化钒薄膜TCR优于非晶硅薄膜。

同样TCR条件下，非晶硅薄膜的1/f噪声系数高于氧化钒薄膜2个数量级（噪声高成像质量差），严重制约了基于非晶硅薄膜的探测器固有灵敏度与固定图形噪声，而且这种制约会随着像元尺寸的缩小越来越显著。

4、 器件技术指标

氧化钒探测器的灵敏度可以达到20~30mK，非晶硅探测器的灵敏度通常在50mK左右。

非晶硅的残余固定图形噪声大，比氧化钒的大一个数量级以上，具体表现为图像有蒙纱感，红外图像感观不够锐利通透。

NETD与热时间常数乘积品质因子（FOM）是评估探测器研制能力的指标，氧化钒FOM远远高于同级别（同像元间距）非晶硅探测器。

氧化钒探测器的图像非均匀性好于非晶硅探测器。（图13 氧化钒与非晶硅图像对比）

5、 成像原理

以成像的原理看，氧化钒一个像元就是一个精确的温度，多晶硅薄膜由于材料生长的特性，对温度的变化相对不敏感。随着软件算法的发展，可以通过图像算法程序把这个缺点做一定程度的弥补。通过图像算法把N*N（N≥2）个像元的平均温度作为一个测温值。那么临近区域给出一个模拟的人工数值。如果近距离观测还可以，观测距离远时，有时一个物体只有几个像元时，往往无法识别或者分析错误。

纵观全球红外市场，氧化钒（VOx）与非晶硅（α-Si）都得到了广泛应用。氧化钒技术早期主要掌握在美国几大军火巨头手上，如红外技术顶尖的DRS、雷神、BAE等都是采用氧化钒方案，多应用于军工等对成像质量要求比较高的领域；非晶硅比较有代表性的是法国Ulis，在民品普通领域，非晶硅以较低的成本拥有一定的市场份额，同时大幅推进了红外探测器在民品市场的广泛应用。（《半导体光电技术与研究》）