Výroba a testování mikrobolometru či jiného infračerveného detektoru na bázi plazmonických antén
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
B
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Tato bakalářská práce se zabývá studiem a výrobou infračervených detektorů. Mimo provedení rešeršní studie na dané téma a téma plazmoniky, mezi hlavní výsledky této práce patří návrh, výroba a testování takového detektoru. Konkrétně pak nechlazeného mikrobolometru využívajícího plazmonických antén k zesílení absorpce pomocí silné vazby, jež vzniká mezi lokalizovanými plazmony zlatých antén a fonony tenké dielektrické vrstvy oxidu křemičitého. Samotná výroba mikrobolometrů několika různých typů na křemíkovém substrátu byla provedena za pomoci elektronové litografie, optické litografie a technikami depozice tenkých vrstev. Jednotlivé mikrobolometry se lišily především tloušťkou vrstvy mezi teplotně citlivými meandry a anténami ale také rozměrem antén. U prvních dvou sad mikrobolometrů bylo k vytvoření meandrů využito titanu, u poslední sady byl titan nahrazen platinou. Měřením elektrického odporu byla zjišťována reakce mikrobolometru na viditelné a infračervené záření. Bylo zjištěno, že vyrobené mikrobolometry s titanovými meandry výrazně reagovaly na viditelné světlo poklesem odporu. To znamená, že se chovaly jako polovodič. Na infračervené záření také reagovaly poklesem odporu, ale až při teplotách černého tělesa nad 400 °C. Reakce na viditelné a infračervené záření nebyla až na jednu výjimku pozorována u mikrobolometru s platinovými meandry.
This bachelor’s thesis is focused on study and fabrication of infrared detectors. Other than just providing a literature research and plasmonics research into the topic, the main goal of this thesis is to propose new designs, manufacturing and characterization such detectors. Specifically the uncooled microbolometer that uses plasmonic antennas for the amplification of the strong coupling which forms between the localized surface plasmons of golden antennas and a phonons of thin dielectric film made from silicon dioxide. The preparation of several types of microbolometers on silicon substrates was conducted using electron beam lithography, photolithography and by thin film deposition techniques. The individual microbolometers differed mainly in the width of the layers between the temperature sensitive meanders and the antennas, but also in the dimensions of the antennas. In the first two sets of microbolometers, the meanders were made from titanium, however meanders in the last set of microbolometers were fabricated from platinum. Reaction of the microbolometers on visible and infrared radiation was tested using measurement of electrical resistance. It was discovered that fabricated microbolometers with titanium meanders significantly reacted on visible light by lowering their resistance. This means they behave like semiconductor. Microbolometers also reacted on infrared radiation by lowering their resistance, but only when temperature of black body source exceeded 400 °C. Reaction on visible and infrared radiation was not observed on microbolometers with platinum meanders with one exception.
This bachelor’s thesis is focused on study and fabrication of infrared detectors. Other than just providing a literature research and plasmonics research into the topic, the main goal of this thesis is to propose new designs, manufacturing and characterization such detectors. Specifically the uncooled microbolometer that uses plasmonic antennas for the amplification of the strong coupling which forms between the localized surface plasmons of golden antennas and a phonons of thin dielectric film made from silicon dioxide. The preparation of several types of microbolometers on silicon substrates was conducted using electron beam lithography, photolithography and by thin film deposition techniques. The individual microbolometers differed mainly in the width of the layers between the temperature sensitive meanders and the antennas, but also in the dimensions of the antennas. In the first two sets of microbolometers, the meanders were made from titanium, however meanders in the last set of microbolometers were fabricated from platinum. Reaction of the microbolometers on visible and infrared radiation was tested using measurement of electrical resistance. It was discovered that fabricated microbolometers with titanium meanders significantly reacted on visible light by lowering their resistance. This means they behave like semiconductor. Microbolometers also reacted on infrared radiation by lowering their resistance, but only when temperature of black body source exceeded 400 °C. Reaction on visible and infrared radiation was not observed on microbolometers with platinum meanders with one exception.
Description
Citation
DĚCKÝ, M. Výroba a testování mikrobolometru či jiného infračerveného detektoru na bázi plazmonických antén [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2022.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Stanislav Průša, Ph.D. (člen)
doc. Mgr. Vlastimil Křápek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Miroslav Bartošík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (člen)
doc. Ing. Miroslav Kolíbal, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)
Date of acceptance
2022-06-16
Defence
Po otázkách oponenta bylo diskutováno
Měření odporu Wheatstoneovým můstkem.
Vznik hotspotu na plazmonické anténě.
Student na otázky odpověděl.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení