[發明專利]紫外電學定標熱釋電探測器

無效

• 申請號: 200810035499.4
• 申請日: 2008-04-02
• 公開（公告）號: CN101251422A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 邵秀梅;于月華;丁潔瑩;方家熊
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01J5/10
• 分類號: G01J5/10
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 郭英

技術領域

本發明涉及電學定標熱釋電探測器，具體是指一種用于紫外輻射功率電學定標的熱釋電探測器。

背景技術

電學定標熱釋電輻射計(electrically?calibrated?pyroelectric?radiometer，簡稱ECPR)是室溫工作的電替代式輻射計。ECPR最先由美國NBS(NIST的前身)Robert?J.Phelan在上世紀70年代初提出，美國NIST、德國PTB等國際權威計量實驗室都在開展相關的研究工作。在1979年中國科學院上海技術物理研究所曾開展過ECPR的研究工作，當時申請的相關專利有“電校型熱釋電探測器”，申請號：87200203.9；“沉積絕緣層的電學定標熱釋電探測器”，申請號：85205071。上述ECPR的研究工作主要針對紅外輻射功率的定標。

隨著寬禁帶半導體材料的發展，紫外探測器及其應用研究得到了迅猛發展，在軍事、空間和民用等領域展現出重大應用價值和廣闊的發展前景。在紫外探測器的研究及其應用中，一個十分關鍵的問題在于必須對紫外探測器進行精確的紫外測試定標，沒有經過定標測試的探測器，無法進行實際應用。在紫外探測器的定標測試中，關鍵問題是紫外輻射功率的定標測量，為保證測量結果的精確性，電學定標熱釋電探測器中的紫外吸收導電膜層及絕緣屏蔽層的選擇是一個關鍵問題，目前的紅外輻射電學定標熱釋電探測器不適合紫外輻射電學定標用。

發明內容

基于上述已有技術存在的問題，本發明的目的是要提供一種用于紫外輻射功率定標的電學定標熱釋電探測器，以電功率的測量來替代紫外輻射功率的測量，提高紫外輻射功率定標測試的精確度。

本發明的紫外輻射電學定標熱釋電探測器，包括：懸空封裝在金屬管殼內的芯片，該芯片由熱釋電晶片，在整個熱釋電晶片的上表面依次沉積有金屬上電極層、絕緣屏蔽層、光吸收導電加熱層，在熱釋電晶片的下表面沉積有信號電極層組成。所說的光吸收導電加熱層是一層既能吸收紫外輻射又能通過導電加熱的多壁碳納米管薄膜，在多壁碳納米管薄膜兩邊沉積有對其導電加熱的引線電極層。所說的絕緣屏蔽層為聚酰亞胺材料。所說的熱釋電晶片為鉭酸鋰晶體或弛豫鐵電單晶(1-x)Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-xPbTiO₃，簡稱PMN-PT。

本發明的器件工作過程為：當其接收到入射紫外輻射，或者有電加熱時，光加熱和電加熱都在多壁碳納米管薄膜吸收層中引起溫度變化，再由熱傳導到熱釋電晶片，產生熱釋電信號輸出。當兩種加熱方式等效時，即電學加熱功率與紫外輻射功率相等時，器件產生的熱釋電信號相等，測量電功率即為輻射光功率，以電功率的測量來替代紫外輻射功率的測量，因此稱其為電學定標熱釋電探測器。

本發明的最大優點在于：

(1)采用多壁碳納米管作為紫外導電吸收膜，與目前已有專利中采用金黑導電吸收膜相比，更能高效吸收紫外輻射(見圖4的多壁碳納米管薄膜的反射光譜)，具有更好的導熱性能，增強光電等效性，減小定標誤差，而且多壁碳納米管更穩定。

(2)采用聚酰亞胺作為絕緣屏蔽層，能與微電子工藝兼容，薄膜的厚度和均勻性能準確控制，而且具有良好的熱穩定性。

(3)聚酰亞胺薄膜能實現上電極層和碳納米管薄膜層之間的電學隔離，避免探測器在電學加熱時產生容性耦合信號。

(4)探測器的響應速度快，小于1min。

(5)探測器的靈敏度高，定標功率范圍可到μW量級；

(6)探測器室溫工作，簡便易用。

附圖說明

圖1為紫外電學定標熱釋電探測器芯片的剖面結構示意圖。

圖2為紫外電學定標熱釋電探測器芯片的俯視圖。

圖3為紫外電學定標熱釋電探測器的剖面結構示意圖。

圖4為多壁碳納米管薄膜的反射光譜。

具體實施方式

下面以鉭酸鋰熱釋電探測器為實施例，結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步的詳細描述：

首先將沿<111>方向極化后的鉭酸鋰晶體切割成14mm×18mm的晶片，厚度0.7mm，將晶片第一面研磨并拋光，然后研磨第二面，拋光至80μm，經過等厚度修正，整個薄片的等厚度偏差≤±1μm。將其用40％分析純HF在95℃下腐蝕1小時，然后清潔處理。