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红外探测在现在科学技术中一项被广泛的关键技术，各种红外探测器广泛应用于成像、跟踪、预警、遥感、辐射测量、自动控制和激光探测等许多方面，在军事和经济等领域发挥着至关重要的作用。红外探测器是红外探测系统中的核心元件，它将红外辐射能转换为可测量的物理量。随着半导体材料、工艺技术和器件的发展，根据红外辐射与物质相互作用时产生的各种效应，目前已经研制出结构新颖、灵敏度高、响应快、品种繁多的红外探测器。特别是在以微小尺度为特征的微机械技术(MEMS)更使得红外探测器的研究日新月异，迈入高速发展的时代。
本实验室提出的新型微电容式室温红外探测器主要采用特殊气体作为吸收介质，特殊气体吸收对应波段的辐射能量，使得气体分子的转动能量和振动能量增大，从而使得气体的压强增大，在腔内压强的推动下，使得敏感薄膜向下运动，产生电容变化，通过测量电容的大小就可以得出相应红外波段的辐射强度，起到探测的作用。
由于采用低热容、对特定红外波段具有强烈吸收能力的气体介质作为敏感源，使得其响应速度比一般的室温红外探测器速度要快得多。相比与光量子红外探测器件，新型微电容式室温红外探测器无需制冷，并且可以针对不同探测需求，选择具有不同吸收波段的气体，实行指纹吸收；器件采用硅微机械工艺制备，体积小、可靠性高、成本低，且能单片集成或混合集成微型化，适用于批量制造。
本论文着重研究了基于微电容读出的室温红外探测器。其主要内容如下：
回顾了室温红外传感器件的发展，介绍微电容式室温红外探测器的研究及发展。介绍了器件的工作原理和工艺实现方法，并对器件制备过程中需要注意和改进的地方做出说明。
通过实验测量和理论分析，对器件的性能参数进行了分析。根据微电容式室温红外探测器的工作原理和相关参数，计算得到了器件的灵敏度；运用经典的热传导和电路等效理论，建立了器件的等效热模型，推导得到器件模型的等效热导和等效热容；对器件的噪声特性进行了分析，推导得出器件的等效噪声功率约为9.97×10-9W/HZ1/2。模拟得到作为器件关键部件的可动弹性硅薄膜的振动特性，并对薄膜在冲击振动和谐振动下的方程进行了求解。通过实验结论分析得出室温红外探测器的微通道深度在小于6μm的时候会出现器件失效，并对此现象做出相应的理论解释。
研究了红外增透窗口结构在室温红外探测器中的应用。通过对红外透射谱线和器件在增透窗口结构和普通硅片结构下的响应曲线的分析，发现红外增透窗口在低功率下对器件响应有提高，高功率下气体吸收接近饱和，增透窗口效果不明显。分析了在采用不同的窗口结构封装的器件，气体的红外辐射吸收系数随气体浓度和腔室深度的变化，在气体浓度较低和和腔室深度较浅的情况下，增透窗口结构对于辐射吸收改进效果不大。通过在腔室底部镀增反膜来增加气体的吸收，会使得红外增透窗口结构的效果更为明显。
测试了红外增透窗口和硅片封装的室温红外探测器在激光激励下的响应，能测试得到响应的最小激励信号为1mW；测试了器件在黑体辐射下的响应，在黑体500K，距离8cm时测得了明显的响应曲线。器件黑体探测率提高了近一个量级，达到5.88×104cmHz1/2/W。