專利名稱：一種薄膜式熱釋電紅外傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種紅外傳感器，尤其涉及一種薄膜式紅外傳感器，屬于傳感器領 域。
背景技術：
熱釋電紅外傳感器是一種常用的紅外探測器件，廣泛應用于非接觸開關及防盜 報警等控制裝置中，在自動控制，電器節(jié)能，安防等領域具有廣闊的應用前景。在安防 領域，為抑制冷熱氣流或者環(huán)境溫度對傳感器的干擾，提高傳感器的環(huán)境適應性，減少 誤報，通常采用雙靈敏元乃至四靈敏元設計。所謂雙靈敏元設計，是指這種傳感器包含 兩個對偶的單元紅外探測器，分別具有正負敏感度。當冷熱氣流干擾或者環(huán)境溫度變化 時，這兩個對偶單元傳感器溫度一同變化，輸出信號正負抵消，無報警脈沖信號輸出。 而當目標物體如人體移動時，正負信號有一定時差因此無法抵消，報警脈沖信號輸出。 所謂四元紅外探測器，是指內(nèi)裝有四個對偶的紅外傳感器，傳感器被設計成僅當每個單 元探測器探測到信號時才觸發(fā)報警，可靠性更高。目前，市場上雙元或者四元熱釋電紅 外傳感器多采用陶瓷體材料制作，陶瓷體材料通常需要經(jīng)過機械切割，研磨減薄至幾十 微米厚再在上下表面制作金屬電極，工序繁瑣且成本較高。此外，陶瓷體材料厚達幾十 微米，器件熱容較大，響應速率提高受到限制。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種熱導較低，可靠性高，響應速度快的薄 膜式熱釋電紅外傳感器。
本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下一種薄膜式熱釋電紅外傳感器，包 括依次設置的襯底、支撐層、絕熱層、薄膜層和光敏傳感層，所述薄膜層為2η元結(jié)構(gòu)， 所述光敏傳感層包括依次鋪設的鈍化層和紅外吸收層。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明所述的傳感器，采用襯底、支撐層、絕熱層、薄 膜層和光敏傳感層的結(jié)構(gòu)，使傳感器敏感區(qū)下部就不與襯底直接接觸，有效降低傳感器 與襯底間的熱導，光敏傳感層的結(jié)構(gòu)，提高了傳感器的可靠性和響應速度。
在上述技術方案的基礎上，本發(fā)明還可以做如下改進。
進一步，所述η為自然數(shù)，并且η大于或等于2。
采用上述進一步方案的有益效果是，結(jié)構(gòu)采用薄膜式多元結(jié)構(gòu)，相對于單元熱 釋電紅外傳感器，可以提高器件對冷熱氣流和溫度變化等環(huán)境干擾的適應性，并且誤探 測率更低，可以應用于低誤報警，在電路設計中，只有這兩個傳感器都有信號輸出時， 電路才輸出報警信號，進一步減小了系統(tǒng)誤報。
進一步，所述薄膜層包括依次鋪設的熱釋電薄膜層和分別設在熱釋電薄膜層上 下的上電極薄膜層、下電極薄膜層。
采用上述進一步方案的有益效果是，熱釋電薄膜層感受到傳感器溫度變化時，釋放出電信號，熱釋電薄膜層上下分別設有上下電極薄膜層可有效將電信號弓I出。
進一步，所述絕熱層為多孔結(jié)構(gòu)。
采用上述進一步方案的有益效果是，采用多孔結(jié)構(gòu)，傳感器敏感區(qū)下部不與襯 底直接接觸，有效降低傳感器與襯底間的熱導。
進一步，所述的紅外吸收層采用黑金薄膜制成。


圖1是本發(fā)明實施例一所述的傳感器的剖面示意圖2是本發(fā)明實施例一所述的2元傳感器結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明實施例二所述的4元傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明， 并非用于限定本發(fā)明的范圍。
如圖1所示，其是本發(fā)明實施例一所示的雙元結(jié)構(gòu)熱釋電紅外傳感器的剖面結(jié) 構(gòu)示意圖，本發(fā)明實施例提供一種薄膜式熱釋電紅外傳感器，該傳感器包括相互疊置在 一起的上電極薄膜6、下電極薄膜4及熱釋電薄膜5，所述的傳感器為2η元結(jié)構(gòu)，η為自 然數(shù)，優(yōu)選η為1、2或3，即傳感器為二元結(jié)構(gòu)、四元結(jié)構(gòu)或八元結(jié)構(gòu)，本實施例中，η =1，即二元結(jié)構(gòu)，如圖2所示，該傳感器包括沉沒器11和探測器12，該探測器11和探 測器12組成雙元結(jié)構(gòu)；該二元結(jié)構(gòu)包括在所述的下電極薄膜4的底部設置硅襯底1，所 述的上電極薄膜6上表面設置鈍化層7和紅外吸收層8，所述的下電極薄膜4與硅襯底1 之間設置有絕熱層2，該絕熱層2選用多孔絕熱層，該多孔絕熱層2上設置有支撐層3。 本發(fā)明實施例所述的熱釋電薄膜是鐵氧體薄膜材料，包括鈦酸鋯鉛、鈦酸鈣鉛、鈦酸鍶 鋇或鈦酸鍶鉛。
如圖1所示，傳感器包括2個串聯(lián)的正負敏感的單元熱釋電探測器11和12，當 有冷熱氣流或者環(huán)境溫度變化時，這兩個單元探測器11和12響應信號大小相同但符號相 反，互相抵消，傳感器無報警信號輸出，當有人體或者其他較大人體時，這兩個傳感器 不同時響應，信號無法互聯(lián)抵消，因此輸出報警信號。本發(fā)明實施例設計的傳感器中支 撐層3，下電極薄膜層4，熱釋電薄膜層5，上電極薄膜層6，鈍化層7和紅外吸收層8共 同構(gòu)成傳感器的光敏區(qū)，并在傳感器光敏區(qū)與襯底之間增加了一層多孔絕熱層2，以降低 傳感器與襯底熱沉間的熱導，提高器件響應靈敏度。
本發(fā)明的薄膜式多元熱釋電紅外傳感器各膜層的作用為紅外吸收層8用于 提高傳感器對目標入射的紅外輻射的吸收效率，一般采用黑金薄膜，當傳感器吸收目標 輻射的紅外輻射后自身溫度升高，熱釋電薄膜層5感受到傳感器溫度變化，釋放出電信 號，為將電信號引出，在熱釋電薄膜層5的上下面都制備了電極膜層6和4;為提高器件 機械強度，在金屬電極之下增加了氮化硅支撐層3;鈍化層7主要是為了防止熱釋電材 料在封裝氣氛影響下性能退化；為降低傳感器與襯底間的熱導，傳感器敏感區(qū)和硅襯底 1之間制作了一層多孔絕熱層2，這樣，傳感器敏感區(qū)下部就不與襯底直接接觸，有效降 低傳感器與襯底間的熱導，該多孔絕熱層可以選用多孔二氧化硅或者聚酰亞胺等絕熱薄膜。如圖3所示，其是本發(fā)明實施例二的四元結(jié)構(gòu)熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明實施例二提供一種薄膜式四元熱釋電紅外傳感器，該四元傳感器包括兩個雙 元結(jié)構(gòu)，其中21和22組成一個雙元結(jié)構(gòu)，23和24組成一個雙元結(jié)構(gòu)，采用相匹配的驅(qū) 動電路，該結(jié)構(gòu)的誤探測率更低，可以應用于低誤報警應用，在電路設計中，只有這兩 個傳感器都有信號輸出時，電路才輸出報警信號，進一步減小了系統(tǒng)誤報。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神 和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種薄膜式熱釋電紅外傳感器，包括襯底、支撐層和光敏傳感層，其特征在于， 所述支撐層和光敏傳感層之間依次設有絕熱層和薄膜層，所述薄膜層為2η元結(jié)構(gòu)，所述 光敏傳感層包括依次鋪設的鈍化層和紅外吸收層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于，η為自然數(shù)，并且η大于或等于2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2任意項所述的傳感器，其特征在于，所述薄膜層包括依次鋪設 的熱釋電薄膜層和分別設在熱釋電薄膜層上下的上電極薄膜層、下電極薄膜層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于，所述絕熱層為多孔結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于，所述的紅外吸收層采用黑金薄膜制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種薄膜式熱釋電紅外傳感器，包括依次設置的襯底、支撐層、絕熱層、薄膜層和光敏傳感層，所述薄膜層為2n元結(jié)構(gòu)，所述光敏傳感層包括依次鋪設的鈍化層和紅外吸收層。發(fā)明的有益效果是本發(fā)明所述的傳感器，采用襯底、支撐層、絕熱層、薄膜層和光敏傳感層的結(jié)構(gòu)，使傳感器敏感區(qū)下部就不與襯底直接接觸，有效降低傳感器與襯底間的熱導，光敏傳感層的結(jié)構(gòu)，提高了傳感器的可靠性和響應速度。
文檔編號G01J5/10GK102023058SQ20101050598
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者王宏臣 申請人:煙臺睿創(chuàng)微納技術有限公司