硅衬底Ba<,1-x>Sr<,x>Nb<,y>Ti<,1-y>O<,3>薄膜光敏特性及智能传感器的研究

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本研究利用氩离子束镀膜技术和标准IC制造工艺在硅衬底上淀积一层钛铌酸锶钡薄膜,从而制备形成平面型薄膜光敏电阻器。测试和分析了该光敏电阻在白色、365nm紫外、465nm蓝色、515nm绿色、630nm红色光源下的表现。另外,利用紫外—可见光分光仪对钛铌酸锶钡薄膜的吸收光谱进行测定,通过对吸收光谱的分析,确定其本征吸收的长波限并计算出禁带宽度。设计、开发了基于ATMELAVR单片机ATmega8的智能光敏传感器。   本文介绍了光和光敏传感器的基本理论,讨论光与半导体材料的相互作用、光电导机理,并对钛铌酸锶钡薄膜的物理性质、物理效应和结构进行分析,对光电导增益、灵敏度等参数作了较详细的讨论。详细介绍了钛铌酸锶钡薄膜光敏电阻的制造工艺与测试方法,结果:本征钛酸钡的禁带宽度为2.9eV。因此它只对紫外光和部分可见光敏感。实验结果显示,在钛酸钡中掺入锶和铌,在禁带内引入了杂质能级,钛铌酸锶钡禁带宽度变为2.7eV,且在可见光区域存在连续的吸收峰。该薄膜在紫外及可见光范围内具有良好的光敏特性,其灵敏度和光电导增益较高,并且具有较好的线性光照特性。   设计和开发了基于ATMELAVRATmega8的智能Al/Ba1-xSrxNbyTi1-yO3/SiO2/Si结构光敏电阻传感器。ATmega8是一种高性能、低功耗RISC结构8位单片机,它具有丰富的外部接口。该智能传感器的硬件设计充分利用了ATmega8的强大功能,例如,内置的10位的ADC和可编程串行USART等。系统硬件简单、可靠。软件设计采用了平均值数字滤波、内部线性插值等算法处理数据,在传感器的测量精度、速度与单片机有限的资源之间取得了平衡。该智能传感器能够测量光照强度,利用内置10位AD转换器执行AD转换,并通过RS232接口发送给PC,PC端后台示范程序接受并显示测量结果。
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