基于二氧化钒MTFET的红外探测器系统集成技术研究

VO2薄膜是目前用来制备8-12 um非致冷微测辐射热红外探测器热敏电阻的理想材料。同时，VO2为纯电子型Mott-Hubbard相变材料，当电子浓度低于临界值时，材料显示为半导体或绝缘体的特性；当高于该临界值时，则显示为金属特性。因而可以把VO2薄膜设计成Mott相变场效应晶体管（MTFET）的沟道材料，在栅极外加电场的场效应作用下使沟道材料内的电子浓度发生变化来触发由半导体或绝缘体到金属的高速相变、以实现源极与漏极之间的导电态由截止到导通的快速转换。同时，MTFET在截止状态下利用沟道材料在吸收红外辐射后所产生的温度变化而导致其电阻率的变化来实现非致冷红外探测。该系统器件为集MTFET红外探测灵敏元与MTFET信号读出电路为一体新的平面集成器件，从而其工艺难度和成本大为降低、且不存在与标准硅IC工艺兼容性问题、更重要的是有望象TFT器件一样制备出更大面阵且红外性能进一步得到提高的器件。