[發(fā)明專(zhuān)利]紫外電學(xué)定標(biāo)熱釋電探測(cè)器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810035499.4
• 申請(qǐng)日: 2008-04-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101251422A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵秀梅;于月華;丁潔瑩;方家熊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01J5/10
• 分類(lèi)號(hào): G01J5/10
• 代理公司: 上海新天專(zhuān)利代理有限公司
• 代理人: 郭英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電學(xué)定標(biāo)熱釋電探測(cè)器，具體是指一種用于紫外輻射功率電學(xué)定標(biāo)的熱釋電探測(cè)器。

背景技術(shù)

電學(xué)定標(biāo)熱釋電輻射計(jì)(electrically?calibrated?pyroelectric?radiometer，簡(jiǎn)稱(chēng)ECPR)是室溫工作的電替代式輻射計(jì)。ECPR最先由美國(guó)NBS(NIST的前身)Robert?J.Phelan在上世紀(jì)70年代初提出，美國(guó)NIST、德國(guó)PTB等國(guó)際權(quán)威計(jì)量實(shí)驗(yàn)室都在開(kāi)展相關(guān)的研究工作。在1979年中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所曾開(kāi)展過(guò)ECPR的研究工作，當(dāng)時(shí)申請(qǐng)的相關(guān)專(zhuān)利有“電校型熱釋電探測(cè)器”，申請(qǐng)?zhí)枺?7200203.9；“沉積絕緣層的電學(xué)定標(biāo)熱釋電探測(cè)器”，申請(qǐng)?zhí)枺?5205071。上述ECPR的研究工作主要針對(duì)紅外輻射功率的定標(biāo)。

隨著寬禁帶半導(dǎo)體材料的發(fā)展，紫外探測(cè)器及其應(yīng)用研究得到了迅猛發(fā)展，在軍事、空間和民用等領(lǐng)域展現(xiàn)出重大應(yīng)用價(jià)值和廣闊的發(fā)展前景。在紫外探測(cè)器的研究及其應(yīng)用中，一個(gè)十分關(guān)鍵的問(wèn)題在于必須對(duì)紫外探測(cè)器進(jìn)行精確的紫外測(cè)試定標(biāo)，沒(méi)有經(jīng)過(guò)定標(biāo)測(cè)試的探測(cè)器，無(wú)法進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。在紫外探測(cè)器的定標(biāo)測(cè)試中，關(guān)鍵問(wèn)題是紫外輻射功率的定標(biāo)測(cè)量，為保證測(cè)量結(jié)果的精確性，電學(xué)定標(biāo)熱釋電探測(cè)器中的紫外吸收導(dǎo)電膜層及絕緣屏蔽層的選擇是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，目前的紅外輻射電學(xué)定標(biāo)熱釋電探測(cè)器不適合紫外輻射電學(xué)定標(biāo)用。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述已有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是要提供一種用于紫外輻射功率定標(biāo)的電學(xué)定標(biāo)熱釋電探測(cè)器，以電功率的測(cè)量來(lái)替代紫外輻射功率的測(cè)量，提高紫外輻射功率定標(biāo)測(cè)試的精確度。

本發(fā)明的紫外輻射電學(xué)定標(biāo)熱釋電探測(cè)器，包括：懸空封裝在金屬管殼內(nèi)的芯片，該芯片由熱釋電晶片，在整個(gè)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(dǎo)電加熱層，在熱釋電晶片的下表面沉積有信號(hào)電極層組成。所說(shuō)的光吸收導(dǎo)電加熱層是一層既能吸收紫外輻射又能通過(guò)導(dǎo)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(duì)其導(dǎo)電加熱的引線電極層。所說(shuō)的絕緣屏蔽層為聚酰亞胺材料。所說(shuō)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(jiǎn)稱(chēng)PMN-PT。

本發(fā)明的器件工作過(guò)程為：當(dāng)其接收到入射紫外輻射，或者有電加熱時(shí)，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(dǎo)到熱釋電晶片，產(chǎn)生熱釋電信號(hào)輸出。當(dāng)兩種加熱方式等效時(shí)，即電學(xué)加熱功率與紫外輻射功率相等時(shí)，器件產(chǎn)生的熱釋電信號(hào)相等，測(cè)量電功率即為輻射光功率，以電功率的測(cè)量來(lái)替代紫外輻射功率的測(cè)量，因此稱(chēng)其為電學(xué)定標(biāo)熱釋電探測(cè)器。

本發(fā)明的最大優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)采用多壁碳納米管作為紫外導(dǎo)電吸收膜，與目前已有專(zhuān)利中采用金黑導(dǎo)電吸收膜相比，更能高效吸收紫外輻射(見(jiàn)圖4的多壁碳納米管薄膜的反射光譜)，具有更好的導(dǎo)熱性能，增強(qiáng)光電等效性，減小定標(biāo)誤差，而且多壁碳納米管更穩(wěn)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(zhǔn)確控制，而且具有良好的熱穩(wěn)定性。

(3)聚酰亞胺薄膜能實(shí)現(xiàn)上電極層和碳納米管薄膜層之間的電學(xué)隔離，避免探測(cè)器在電學(xué)加熱時(shí)產(chǎn)生容性耦合信號(hào)。

(4)探測(cè)器的響應(yīng)速度快，小于1min。

(5)探測(cè)器的靈敏度高，定標(biāo)功率范圍可到μW量級(jí)；

(6)探測(cè)器室溫工作，簡(jiǎn)便易用。

附圖說(shuō)明

圖1為紫外電學(xué)定標(biāo)熱釋電探測(cè)器芯片的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為紫外電學(xué)定標(biāo)熱釋電探測(cè)器芯片的俯視圖。

圖3為紫外電學(xué)定標(biāo)熱釋電探測(cè)器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為多壁碳納米管薄膜的反射光譜。

具體實(shí)施方式

下面以鉭酸鋰熱釋電探測(cè)器為實(shí)施例，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)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(jīng)過(guò)等厚度修正，整個(gè)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(shí)，然后清潔處理。