[實(shí)用新型]一種光譜微測輻射熱計(jì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201120430892.0
• 申請(qǐng)日: 2011-11-03
• 公開（公告）號(hào): CN202453088U
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李明燃;賴建軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無錫萌涉?zhèn)鞲屑夹g(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G01J5/20
• 分類號(hào): G01J5/20;H01L31/09
• 代理公司: 總裝工程兵科研一所專利服務(wù)中心 32002
• 代理人: 郭豐海

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種紅外探測器。具體說，是用來進(jìn)行光譜輻射探測的光譜微測輻射熱計(jì)。?

背景技術(shù)

在紅外探測領(lǐng)域都知道，微測輻射熱計(jì)是利用熱敏電阻材料的電阻率對(duì)溫度的敏感特性來進(jìn)行紅外探測的器件。常用的熱敏電阻材料主要有氧化釩和非晶硅，它們都具有高電阻溫度系數(shù)。微測輻射熱計(jì)的核心部分是含有熱敏電阻材料的紅外吸收層，由紅外吸收層來實(shí)現(xiàn)對(duì)入射紅外輻射的吸收而產(chǎn)生溫度變化，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為熱敏電阻的變化，再被外電路探測。為了獲得高的探測響應(yīng)和快的響應(yīng)時(shí)間，這種微測輻射熱計(jì)除了含有由熱敏材料組成的紅外吸收層外，還將紅外吸收層與襯底通過懸空方式進(jìn)行熱隔離，紅外吸收層與襯底間僅通過幾條支撐腿或支撐臂進(jìn)行電學(xué)或力學(xué)的連接。其中的紅外吸收層較薄且為多層結(jié)構(gòu)。由于紅外吸收層較薄，紅外吸收能力有限。為了提高紅外吸收層的吸收能力，傳統(tǒng)方法是在懸浮的紅外吸收層上添加額外的紅外吸收材料如輕質(zhì)量的多孔黑金膜，同時(shí)利用紅外吸收層與襯底層表面的金屬反射膜形成四分之一波長諧振空腔來增強(qiáng)紅外吸收層的紅外吸收率。但是黑金膜一般具有寬譜的吸收特性，不能直接構(gòu)成光譜探測器。美國7268349B2號(hào)專利公開了一種具有光譜探測功能的紅外吸收結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由反射層、支撐層、紅外敏感層、保護(hù)層介質(zhì)層和半透明層組成四分之一波長諧振結(jié)構(gòu)，可獲得較高的紅外吸收率。美國20070034978號(hào)專利申請(qǐng)公開了另一種具有表面金屬光子晶體的窄譜紅外發(fā)射或吸收結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由半導(dǎo)體層、介質(zhì)層和表面金屬周期結(jié)構(gòu)層組成，該結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生窄譜紅外發(fā)射或吸收，用于紅外氣體傳感器上。?

上述光譜微測輻射熱計(jì)無論是紅外吸收層還是整個(gè)器件的結(jié)構(gòu)，都存在以下問題：一是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，紅外吸收層雖含有敏感層，但吸收效果有限，需要額外的諧振腔來提高紅外吸收，增加了工藝的難度；二是難以實(shí)現(xiàn)對(duì)諧振腔高度和精度的控制，影響器件響應(yīng)的均勻性；三是采用表面微結(jié)構(gòu)如光子晶體，雖可通過調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)來調(diào)節(jié)吸收探測波長，獲得特定的光譜響應(yīng)，但微結(jié)構(gòu)的加工難度大。?

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的問題是提供一種光譜微測輻射熱計(jì)。該光譜微測輻射熱計(jì)，結(jié)構(gòu)簡單、易于制作，在特定波段具有高吸收，對(duì)探測角度選擇性不高且可調(diào)吸收譜段。?

為解決上述問題，采取以下技術(shù)方案：?

本實(shí)用新型的光譜微測輻射熱計(jì)包括硅襯底、支撐膜、第一金屬電接觸盤和第金屬二電接觸盤，硅襯底與支撐膜間的四周相連且二者間有熱隔離空腔，與熱隔離空腔相應(yīng)的支撐膜外表面上有紅外吸收層，紅外吸收層兩邊分別有第一薄膜電極和第二薄膜電極，該第一薄膜電極和第二薄膜電極分別與第一金屬電接觸盤和第二金屬電接觸盤相連。其特點(diǎn)是所述紅外吸收層由底層導(dǎo)電層、中間熱敏層和頂層導(dǎo)電層組成，所述底層導(dǎo)電層和頂層導(dǎo)電層分別與第二薄膜電極和第一薄膜電極相連。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)方案是，與支撐膜相鄰的硅襯底一面中間有凹坑，以便在凹坑與支撐膜間形成熱隔離空腔。?

本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述支撐膜為罩形支撐膜，以便在罩形支撐膜與硅襯底間形成熱隔離空腔。第一金屬電接觸盤和第二金屬電接觸盤分別連接在支撐膜與硅襯底的不同側(cè)的邊沿之間。?

其中：底層導(dǎo)電層為摻錫氧化銦薄膜、高摻雜硅薄膜和氮化鈦薄膜中的任意一種，頂層導(dǎo)電層為摻錫氧化銦薄膜、高摻雜硅薄膜和氮化鈦薄膜中的任意一種。?

底層導(dǎo)電層為摻錫氧化銦，該摻錫氧化銦的電阻率為120μΩcm，厚度為150nm。中間熱敏層為氧化釩，該氧化釩的電阻率為31μΩcm，厚度為700nm。頂層導(dǎo)電層為摻錫氧化銦，該摻錫氧化銦的電阻率為800μΩcm，厚度為25nm。?

底層導(dǎo)電層為金膜，該金膜的電阻率為10μΩcm，厚度為100nm。中間熱敏層為氧化釩，該氧化釩的電阻率為31μΩcm，厚度為700nm；頂層導(dǎo)電層為金膜，該金膜的電阻率為10μΩcm，厚度為5nm。?

采取上述方案，具體有以下優(yōu)點(diǎn)：?

由于本實(shí)用新型的紅外吸收層由底層導(dǎo)電層、中間熱敏層和頂層導(dǎo)電層組成，通過調(diào)節(jié)頂層導(dǎo)電層的導(dǎo)電特性來實(shí)現(xiàn)對(duì)特定紅外輻射波段的高吸收，因而無需制作表面微結(jié)構(gòu)，也無需使用諧振空腔，就可以實(shí)現(xiàn)特定譜段吸收或窄譜吸收，同時(shí)也無需控制熱隔離空腔的高度，因而極大的簡化了器件的制備工藝，同時(shí)消除因空腔高度差異產(chǎn)生的響應(yīng)非均勻性影響。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的光譜微測輻射熱計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖；?

圖2是本實(shí)用新型的另一種光譜微測輻射熱計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖。?

具體實(shí)施方式