دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 5 3 2015 09 23 Effect of SiO2/Al to increase microcantilever infrared detectors sensitivity and compare with Si3N4/Au بررسی اثر به‌کارگیری SiO2/Al در بالا بردن حساسیت آشکارسازهای مادون‌قرمز بر پایه میکروکانتیلیور و مقایسه آن با Si3N4/Au 151 163 583 10.22044/jsfm.2015.583 FA حسن عبداللهی استادیار برق-الکترونیک، دانشکده برق، دانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری فاطمه سمائی فر دانشجوی دکتری برق- الکترونیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر افسانه حق نگهدار کارشناس ارشد برق– الکترونیک، دانش آموخته دانشگاه علم و صنعت ایران Journal Article 2015 03 17 In this paper, a high sensitive uncooled microcantilever infrared detector is designed and simulated. The detector consists of absorbing, bi-material and isolator regions, and has two layers suspended structure made of Silicon dioxide (SiO2) and Aluminum (Al) with a 1µm and 200nm thickness, respectively. Absorbing was increased by reflecting IR flux in absorber layer by coting Al under it, and bending of detector was increased by elongating bi-layer legs in absorber layer. Finite element analysis method was used to simulate thermal and mechanical behaviors. Temperature and displacement changes at the end of tip detector (farthest point from the support leg) were 3.651°C and 940nm, correspondingly, at the 100pW/µm2 boundary conditions for constant heat flux on the absorber. In this detector, the calculated heat transfer coefficient, power, temperature, body temperature, displacement and thermo-mechanical sensitivity are 9.7×10-3, 667.2mW-1, 32.8K/(pW.µm-2), 2.75nm/K, 9.34nm/(pW.µm-2) and 284nm/K, respectively. Those parameters are improved 16, 41, 17, 41, 41 and 2.38 times compared to the same Si3N4/Au detector. در این مقاله، آشکارساز مادون‌قرمز میکروکانتیلیور با حساسیت بالا و بدون نیاز به خنک ساز، طراحی و شبیه­سازی شده است. این آشکارساز شامل، ناحیه جاذب، نواحی دو ماده‌ای و ایزوله و ستون­های نگه­دارنده است. ساختار آن معلق و به صورت دو لایه­ای از جنس دی اکسید سیلیکون (SiO₂) به ضخامت µm1 و آلومینیوم (Al) به ضخامت nm200 است. در این آشکارساز، میزان جذب IR و میزان خمش با طراحی ناحیه جاذب به صورت دو ماده‌ای افزایش یافته است. میزان جذب IR با آیینه شدن امواج مادون‌قرمز توسط لایه فلزی افزایش و میزان خمش با امتداد ناحیه دو ماده‌ای تا انتهای ناحیه جاذب بیشتر شده است. برای شبیه­سازی رفتار حرارتی و مکانیکی، از روش آنالیز اجزاء محدود استفاده شده است. اندازه تغییر دما و تغییر جابجایی در نوک آشکارساز (دورترین نقطه نسبت به پایه­ها) به ترتیب، C°651/3ΔT= و nm940ΔZ= شده است. نتایج حاصل از شبیه­سازی با اعمال شرایط مرزی به ازای شار حرارتی ثابت pW/µm²100 روی ناحیه جاذب می­باشند. در این آشکارساز، ضریب انتقال دما، حساسیت ترمومکانیکی، حساسیت توانی، حساسیت دمایی، حساسیت جابجایی و حساسیت  به دمای جسم  به ترتیب، ^3-10×7/9،  nm/K284/0،   mW^-12/667،  mK/(pW.µm^-2 )8/32،   nm/(pW.µm^-2)34/9 و  nm/K75/2 محاسبه شدند. این پارامترها نسبت به آشکارساز مشابه از جنس Si₃N₄/Au به ترتیب، 16، 41، 17، 41، 41 و 38/2 برابر بهبود یافته است. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_583_d01970ac629667af03ac5d0a8dcb0c20.pdf