專利名稱：一種層狀氧化物多晶陶瓷的熱輻射探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種層狀氧化物多晶陶瓷的熱輻射探測器，屬于光、熱感生電壓材料和器件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光電探測器主要有光子探測器和熱探測器兩大類。光子型探測器是基于半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)，當(dāng)輻射光子能量大于材料禁帶與導(dǎo)帶之間的帶隙寬度時(shí)，禁帶電子會(huì)吸收光子躍遷到導(dǎo)帶形成自由電子，產(chǎn)生電信號(hào)。如Si-APD紅外單光子探測器，NbN薄膜紅外單光子探測器。這類探測器通常有很快的時(shí)間響應(yīng)，但受帶隙寬度的限制，不能在寬的光譜范圍內(nèi)工作，并且需要加偏壓或偏流，造成暗電流、熱噪音干擾，需要制冷。熱探測器首先將輻射能量轉(zhuǎn)化成熱能，再將熱能轉(zhuǎn)化成其他形式的電能，產(chǎn)生電信號(hào)。如摻雜的BaTiO3半導(dǎo)體陶瓷制作的正溫度系數(shù)熱敏電阻器，硫酸三甘肽(TGS)熱釋電器件等。這類器件可以在很寬的輻射波長范圍內(nèi)工作，不用制冷，但是需要較長的時(shí)間達(dá)到熱平衡，響應(yīng)時(shí)間慢；能量要經(jīng)過熱能，電能兩重轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化效率低，靈敏度不高。基于薄膜材料kebeck張量的各向異性的新型熱探測器，都是采用在傾斜襯底上外延生長的YBa2Cu3CVs，LahCaxMnO3薄膜。當(dāng)光熱輻射薄膜表面時(shí)，薄膜沿厚度方向產(chǎn)生溫度梯度，由張量的各向異性，將在薄膜表面產(chǎn)生電壓信號(hào)。其優(yōu)點(diǎn)是在紅外到紫外(0. 19 μ m -11 μ m)光譜范圍內(nèi)都有高的響應(yīng)信號(hào)，響應(yīng)時(shí)間可以達(dá)到幾十ns。但是薄膜的制備工藝復(fù)雜，對襯底要求高，成本高；二維薄膜結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，熱容量小，在光熱輻射等外力作用下結(jié)構(gòu)容易損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種制備工藝簡單，成本低，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，熱容量大，器件簡略，可以在很寬的光譜范圍內(nèi)工作，不需要施加任何偏壓、偏流的光、 熱輻射感生電壓的材料的層狀氧化物多晶陶瓷熱輻射探測器。本發(fā)明的技術(shù)方案是選取層狀Co基氧化物AxCoyOz多晶陶瓷作為光、熱輻射感生電壓材料。其中A為Na、Ca、Bi和Sr 一種或者任意幾種組合，x=0. 5 3，y=l 4，z=2 9。這類氧化物kebeck張量的各向異性可以高達(dá)100μν/Κ。對于層狀結(jié)構(gòu)的多晶，通過固相燒結(jié)方法來制備具有很好的擇優(yōu)一致排布的晶粒，接著構(gòu)造10 60°傾斜角的斜面，在斜面上連接兩個(gè)電極(按照圖1連接電路)，當(dāng)激光垂直斜面入射多晶時(shí)，會(huì)在厚度方向產(chǎn)生溫度梯度，由于kebeck張量的各向異性，多晶斜面上將產(chǎn)生一個(gè)電壓信號(hào)。本發(fā)明的有益效果是利用層狀鈷基氧化物多晶陶瓷來制備熱電探測器，具有制備工藝簡單，成本低，體量大，熱容量大，可以在很寬的光譜范圍內(nèi)工作，不需要施加任何偏壓、偏流，器件簡略的優(yōu)點(diǎn)。在工業(yè)廢熱、森林火源和隱蔽火源的尋找，目標(biāo)探測等應(yīng)用上具有很大的前景。


圖1是本發(fā)明多晶樣品的光、熱輻射感生電壓測量原理圖。圖2是本發(fā)明在傾斜角為17°的Naa7CoO2多晶的光感生電壓信號(hào)曲線。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
在圖1中選取層狀Co基氧化物AxCoyOz作為光、熱輻射感生電壓材料。其中A為Na、 Ca、Bi、Sr及其組合，x=0. 7，y=l, z=2。利用固相燒結(jié)法制備具有高度擇優(yōu)取向的層狀鈷基氧化物多晶塊，用砂紙沿17°傾斜角打磨出斜面，在傾斜方向接兩個(gè)電極。按照圖1連接電路；用光、熱輻射多晶斜面，則在傾斜方向產(chǎn)生光感生電壓，得到電壓信號(hào)，形成相應(yīng)的圖像。圖2為傾斜角為17°的NaxCc^2多晶在脈沖寬度為^ns，波長為MSnm的紫外激光照射下得到的光感生電壓圖像。NaxCc^2多晶信號(hào)峰值達(dá)到0. 5V，上升沿為30ns。實(shí)施例2:
在圖1中選取層狀Co基氧化物AxCoyOz作為光、熱輻射感生電壓材料。其中A為Na、 Ca, Bi, Sr及其組合，x=0. 5，y=3, z=5。利用固相燒結(jié)法制備具有高度擇優(yōu)取向的層狀鈷基氧化物多晶塊，用砂紙沿10°傾斜角打磨出斜面，在傾斜方向接兩個(gè)電極。按照圖1連接電路，用光、熱輻射多晶斜面，則在傾斜方向產(chǎn)生光感生電壓，得到電壓信號(hào)，形成相應(yīng)的圖像。實(shí)施例3:
在圖1中選取層狀Co基氧化*AxCoy0z作為光、熱輻射感生電壓材料。其中A為Na、Ca、 Bi、Sr及其組合，x=3，y=4，z=9。利用固相燒結(jié)法制備具有高度擇優(yōu)取向的層狀鈷基氧化物多晶塊，用砂紙沿60°傾斜角打磨出斜面，在傾斜方向接兩個(gè)電極。按照圖1連接電路，用光、熱輻射多晶斜面，則在傾斜方向產(chǎn)生光感生電壓，得到電壓信號(hào)，形成相應(yīng)的圖像。
權(quán)利要求
1.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層狀氧化物多晶陶瓷的熱輻射探測器，其特征是層狀多晶結(jié)構(gòu)存在具有一定傾角的斜面，斜面上連接兩個(gè)電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層狀氧化物多晶陶瓷的熱輻射探測器，其特征是層狀多晶結(jié)構(gòu)存在10 60°的傾角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層狀氧化物多晶陶瓷的熱輻射探測器，其特征是在層狀多晶斜面的傾斜方向的兩端存在兩個(gè)分別連接采集和存貯信號(hào)的電極。
全文摘要
一種層狀氧化物多晶制成的熱電輻射探測器件。它是選取層狀Co基氧化物AxCoyOz多晶作為光熱輻射感生電壓材料，層狀多晶結(jié)構(gòu)存在10～60°的傾角。其特點(diǎn)是制備工藝簡單，成本低，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，響應(yīng)時(shí)間快，可以在寬光譜(0.19μm～11μm)工作，工作流程簡便，節(jié)約能源。在工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域、生活領(lǐng)域的脈沖光熱信號(hào)響應(yīng)，工業(yè)廢熱利用，熱源探測等方面具有很大的應(yīng)用。
文檔編號(hào)H01L35/28GK102359820SQ201110292978
公開日2012年2月22日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者張輝, 張鵬翔, 晏國文, 王勇, 虞瀾 申請人:昆明理工大學(xué)