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随着人类文明的进步和科学技术的迅猛发展,作为一种高新探测技术,红外探测技术越来越受到人们的重视。相比于其它红外探测器,热释电红外探测器具有响应速度快、无需制冷、响应范围宽、成本低等更加优异的优点,是当前非制冷红外探测技术研究和应用的重点之一。热释电红外探测器的核心是热释电灵敏元材料。经研究,以改进的Bridgman法制备的大尺寸、高质量三方相（1-x）Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-x Pb Ti O3（PMNT或PMN-PT）弛豫铁电单晶制备的红外探测器远超其它常见热释电材料,是新一代热释电材料,但是其居里温度TC和三方-四方相变温度TR-T却相对较低,一定程度上限制了其温度应用范围。新型三元体系弛豫铁电单晶Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-Pb Ti O3（PIMNT或PIN-PMN-PT）同样具有优异的热释电性能,且其相变温度却相对更高,这意味着通过其制备的红外探测器能在更高的温度下使用,有着更好的温度稳定性。为了制备出高性能且能在实际中稳定应用的PIMNT热释电红外探测器,本论文从以下四个方面进行了研究。第一部分完善了PIMNT热释电红外探测器的理论模型,模拟分析了PIMNT单晶性能参数和电路参数对PIMNT热释电红外探测器性能的影响规律,为PIMNT单晶热释电性能优化,以及探测器结构设计提供了理论指导。第二部分研制出了高热释电性能、低介电损耗的超薄PIMNT灵敏元。通过单畴化程度的提高,将三方相PIMNT单晶的探测率优值Fd提高了2.6倍,将四方相PIMNT单晶的探测率优值Fd提高了4.2倍;通过减薄抛光前、后进行的两步退火工艺减少了PIMNT灵敏元的氧空位(1(1··缺陷和减薄抛光成极薄灵敏元后产生的应力,分别使PIMNT单晶减薄抛光前、后的探测率优值Fd提高了1.7倍和0.3倍。第三部分设计并制备出了综合性能优异的PIMNT热释电红外探测器。设计的灵敏元与补偿元分隔补偿型和灵敏元与补偿元一体补偿型红外探测器的比探测率D*分别为1.56×109 cm·Hz1/2·W-1和1.19×109 cm·Hz1/2·W-1,并将PIMNT热释电红外探测器在10 Hz处的微音噪声从4-5 m V降低到了1-2 m V,极大提高了探测器的稳定性。第四部分研制出了基于PIMNT红外探测器的宽量程、高精度的非色散红外（NDIR）的CH4气体传感器,在0～10420 ppm测量范围内的误差是标定满量程的±0.5%,确定了高性能PIMNT热释电单晶红外探测器在NDIR气体探测中的应用优势。