一種熱釋電紅外探測器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熱釋電紅外探測器，屬于熱釋電探測器電子技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明熱釋電紅外探測器中探測單元包括：黑金層(1)、熱釋電晶體層(2)、底電極層(3)；所述熱釋電晶體層(2)包括頂面和與頂面相對的底面，所述黑金層(1)具有多孔結(jié)構(gòu)，并通過電阻蒸發(fā)法沉積在熱釋電晶體層(2)的頂面，所述底電極層(3)沉積在熱釋電晶體層(3)的底面。本發(fā)明的熱釋電探測器采用黑金材料，因其在可見光波段的和紅外波段范圍內(nèi)對于輻射有很高的吸收率以及具有較小的熱容，故使得本發(fā)明探測器可以較多的吸收紅外輻射及太赫茲輻射，具有較小的熱損失，輻射能量能夠較大程度的被熱釋電晶體利用，本發(fā)明可實現(xiàn)器件響應(yīng)速度和敏感性等性能的提高。
【專利說明】
一種熱釋電紅外探測器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及熱釋電探測器電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱釋電紅外探測器。
【背景技術(shù)】
[0002]紅外探測器通過測量敏感單元對于紅外輻射引起得到溫度響應(yīng)來進(jìn)行探測。其中，熱釋電探測器是一種利用熱釋電材料的自發(fā)極化強(qiáng)度隨溫度而變化的效應(yīng)制成的一種熱敏型紅外探測器。熱釋電紅外探測器的作用主要是探測接收紅外輻射并將其轉(zhuǎn)換為微弱的電壓信號。而熱釋電紅外探測器的性能主要由響應(yīng)速度和敏感性表征，在寬波段范圍內(nèi)要獲得好的敏感性，要求探測器的吸收層對紅外線吸收率高，響應(yīng)速度快就要求吸收層的熱容小。1958年R.A.Smith等研究發(fā)現(xiàn)，金黑能在高吸收率和低熱容之間達(dá)到最好的折中。
[0003]研究發(fā)現(xiàn):采用蒸發(fā)方法在氮氣氛圍內(nèi)制備的金屬材料具有多孔性質(zhì)，且在可見光下肉眼觀察呈現(xiàn)黑色，擁有從可見光到紅外光譜段的高吸收效果。因此，稱此為黑色金屬物質(zhì)。黑金涂層是低密度非晶態(tài)的金沉積形成，其在電磁波譜的可見光波段的和紅外波段呈現(xiàn)黑色，在這個范圍內(nèi)黑金對于輻射有很高的吸收率。因此，黑色金屬材料尤其是黑金，作為紅外及其他波段探測器的吸收層被廣泛的研究。而且，因為黑金具有多空狀結(jié)構(gòu)，因此具有較小的熱容。
[0004]黑金材料具有多孔結(jié)構(gòu)、低熱容和高紅外吸收效果使得其集成在非致冷紅外探測器中具有很好的商業(yè)和軍事應(yīng)用。例如，集成黑金吸收層的紅外探測器在夜視、醫(yī)療、報警和太空中可以進(jìn)行紅外光譜探測，同時具有體積小、寬譜探測波段、重量輕、響應(yīng)速度快以及非致冷等明顯的優(yōu)點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種熱釋電探測器，其紅外探測單元具有吸收率高的優(yōu)勢，從而提升了熱釋電探測器的性能。
[0006]本發(fā)明的的技術(shù)方案如下:
[0007]—種熱釋電紅外探測器，其特征在于，其熱釋電探測單元由頂層至底層包括:黑金層、熱釋電晶體層、底電極層;所述熱釋電晶體層包括頂面和與頂面相對的底面，所述黑金層具有多孔結(jié)構(gòu)，并通過電阻蒸發(fā)法沉積在熱釋電晶體層的頂面，所述底電極層沉積在熱釋電晶體層的底面。
[0008]其中，所述熱釋電晶體層材料可以為常用的熱釋電晶體，如鉭酸鋰晶體、鈮酸鋰晶體、鈦酸鉛晶體、鍺酸鉛晶體，優(yōu)選為鉭酸鋰晶體;所述底電極層的材料為鈦或鎳鉻合金。
[0009]其中，所述黑金層的厚度為8?1nm;所述底電極層的厚度為28?32nm。
[0010]本發(fā)明的熱釋電紅外探測器中，所述黑金層通過電阻蒸發(fā)方法在氮氣環(huán)境中沉積于所述熱釋電晶體層的頂面;所述底電極層可以通過任何合適的方法沉積在熱釋電晶體層的底面，本發(fā)明采用射頻磁控濺射法。
[0011 ]本發(fā)明中，黑金層吸收紅外輻射后引起溫度升高，傳感區(qū)中熱釋電晶體層感受到溫度變化，釋放電信號，設(shè)于熱釋電晶體層頂面和底面的黑金層和底電極層引出電信號，其中，黑金層不僅作為金屬層導(dǎo)出電信號，同時作為吸收層，黑金材料對紅外輻射的吸收效率高，同時，由于黑金層具有多孔的結(jié)構(gòu)，具有較大的孔率，因此熱傳導(dǎo)率較低，可以降低熱損失;致密的黑金金屬顆粒能夠有效的降低鉭酸鋰晶體表面粗糙度。
[0012]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有的有益效果如下:
[0013]本發(fā)明的熱釋電探測器采用黑金材料，因其在可見光波段的和紅外波段范圍內(nèi)對于輻射有很高的吸收率以及具有較小的熱容，從而實現(xiàn)器件響應(yīng)速度和敏感性等性能的提高;本發(fā)明可采用了射頻磁控濺射的鍍膜方法，制備工藝簡單、可操作性強(qiáng)、可實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明熱釋電紅外探測器的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，I為黑金層，2為熱釋電晶體層，3為底電極層。
【具體實施方式】
[0015]下面將結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的原理和特征，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明。
[0016]如圖1所示，一種釋電紅外探測器，其熱釋電探測單元由頂層至底層包括:黑金層
1、熱釋電晶體層2、底電極層3;所述熱釋電晶體層2包括頂面和與頂面相對的底面，所述黑金層I具有多孔結(jié)構(gòu)，并通過電阻蒸發(fā)法沉積在熱釋電晶體層2的頂面，所述底電極層3沉積在熱釋電晶體層的底面。
[0017]其中，所述熱釋電晶體層2材料可以為常用的熱釋電晶體，如鉭酸鋰晶體、鈮酸鋰晶體、鈦酸鉛晶體、鍺酸鉛晶體，優(yōu)選為鉭酸鋰晶體;所述底電極層3的材料為鈦或鎳鉻合金。
[0018]其中，所述黑金層的厚度為8?1nm;所述底電極層的厚度為28?32nm。
[0019]本發(fā)明一個實施例中，所述熱釋電晶體層2的材料為鉭酸鋰晶體。
[0020]本發(fā)明一個實施例中，所述底電極層2的材料為鈦，其厚度為30納米。
[0021]本發(fā)明一個實施例中，所述黑金層I材料為金，其厚度為9納米。
[0022]本發(fā)明的實施例中，黑金層I在較高的氮氣氛圍內(nèi)通過電阻蒸發(fā)法沉積在熱釋電晶體層2表面，而底電極3可以通過磁控濺射工藝控制厚度沉積于熱釋電晶體層2的底面。
[0023]本發(fā)明實施例的熱釋電探測器可以較多的吸收紅外輻射及太赫茲輻射，具有較小的熱損失，從而輻射能量能夠較大程度的被熱釋電晶體利用，故提高了器件的電學(xué)性能，使得探測器具有優(yōu)異的性能。
[0024]以上通過具體的實施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限于這些具體的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，還可以對本發(fā)明做各種修改、等同替換、變化等等，這些變換只要未背離本發(fā)明的精神，都應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種熱釋電紅外探測器，其特征在于，其熱釋電探測單元由頂層至底層包括:黑金層(I)、熱釋電晶體層(2)、底電極層(3);所述熱釋電晶體層(2)包括頂面和與頂面相對的底面，所述黑金層(I)具有多孔結(jié)構(gòu)，并通過電阻蒸發(fā)法沉積在熱釋電晶體層(2)的頂面，所述底電極層(3)沉積在熱釋電晶體層(3)的底面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱釋電紅外探測器，其特征在于，所述熱釋電晶體層(2)的材料為鉭酸鋰晶體、鈮酸鋰晶體、鈦酸鉛晶體、鍺酸鉛晶體。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱釋電紅外探測器，其特征在于，所述底電極層(3)的材料為鈦或鎳鉻合金。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱釋電紅外探測器，其特征在于，所述黑金層(I)的厚度為8?10nm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱釋電紅外探測器，其特征在于，所述底電極層(3)的厚度為28?32nm。
【文檔編號】G01J5/20GK105953928SQ201610496476
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月29日
【發(fā)明人】梁志清, 劉子驥, 伍瀏權(quán), 蔣亞東
【申請人】電子科技大學(xué)