[發明專利]基于炭黑吸收層的熱釋電紅外探測器及其制造方法

在審

• 申請號: 201410701537.0
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN104409554A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 劉子驥;梁志清;王濤;黎威志;鄭興;蔣亞東
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L31/09
• 分類號: H01L31/09;H01L31/18;G01J5/02
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 譚新民

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技術領域

本發明涉及熱釋電紅外探測器技術領域，尤其是涉及一種基于炭黑吸收層的熱釋電紅外探測器及其制造方法。

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背景技術

熱釋電紅外探測器所用熱釋電材料有單晶、陶瓷、薄膜等種類。單晶熱釋電晶體的熱釋電系數高、介質損耗小，目前性能最好的熱釋電探測器大多選用單晶制作，如TGS、LATGS、LiTaO₃?等；陶瓷熱釋電晶體成本較低，但響應較慢，如入侵報警用PZT?陶瓷探測器工作頻率為0.2～5Hz；熱釋電材料是一種具有自發極化的電介質,它的自發極化強度隨溫度變化,可用熱釋電系數p來描述,p=dP/dT（P為極化強度，T為溫度）。

在恒定溫度下，材料的自發極化被體內的電荷和表面吸附電荷所中和。如果把熱釋電材料做成表面垂直于極化方向的平行薄片，則當紅外輻射入射到薄片表面時，薄片因吸收輻射而發生溫度變化，引起極化強度的變化。而中和電荷由于材料的電阻率高跟不上這一變化，其結果是薄片的兩表面之間出現瞬態電壓。若有外電阻跨接在兩表面之間，電荷就通過外電路釋放出來。電流的大小除與熱釋電系數成正比外，還與薄片的溫度變化率成正比，因此，可用來測量入射輻射的強弱。

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發明內容

本發明的目的之一是提供一種操作簡單、制造的基于炭黑吸收層的熱釋電紅外探測器具有良好的熱吸收性能和熱響應性能的制造基于炭黑吸收層的熱釋電紅外探測器的方法。

本發明的目的之一是提供一種具有良好的熱吸收性能和熱響應性能的基于炭黑吸收層的熱釋電紅外探測器。

本發明公開的技術方案包括：

提供了一種制造基于炭黑吸收層的熱釋電紅外探測器的方法，其特征在于，包括：制備熱釋電晶體襯底；在所述熱釋電晶體襯底的一側上沉積鎳鉻合金層，形成上電極；在所述上電極上沉積炭黑紅外吸收層；在所述熱釋電晶體襯底的與所述上電極相反的側上沉積鎳鉻合金層，形成下電極；將所述下電極金屬鍵合到高熱阻抗基底上；將所述炭黑紅外吸收層的表面的至少一部分加工成納米形貌結構，形成紅外敏感吸收層。

本發明的一個實施例中，所述熱釋電晶體襯底為鉭酸鋰晶片。

本發明的一個實施例中，所述制備熱釋電晶體襯底的步驟包括：將熱釋電晶體材料進行研磨、拋光、化學腐蝕和/或清洗處理，獲得熱釋電晶體襯底。

本發明的一個實施例中，所述在所述熱釋電晶體襯底的一側上沉積鎳鉻合金層的步驟包括：用射頻磁控濺射方法在所述熱釋電晶體襯底的一側上沉積鎳鉻合金層。

本發明的一個實施例中，所述在所述上電極上沉積炭黑紅外吸收層的步驟包括：用電噴法在所述上電極上沉積所述炭黑紅外吸收層。

本發明的一個實施例中，所述在所述熱釋電晶體襯底的與所述上電極相反的側上沉積鎳鉻合金層的步驟包括：用射頻磁控濺射方法在所述熱釋電晶體襯底的與所述上電極相反的側上沉積鎳鉻合金層。

本發明的一個實施例中，所述將所述炭黑紅外吸收層的表面的至少一部分加工成納米形貌結構的步驟包括：用電噴沉積法將所述炭黑紅外吸收層的表面的至少一部分加工成納米形貌結構。

本發明的一個實施例中，在將所述下電極金屬鍵合到高熱阻抗基底上之前還包括：在所述高熱阻抗基底的表面上形成引線電極，并且使當所述下電極被金屬鍵合到所述高熱阻抗基底上時所述下電極與所述引線電極接觸。

本發明的實施例中還提供了一種基于炭黑吸收層的熱釋電紅外探測器，其特征在于，包括：熱釋電晶體襯底；上電極，所述上電極形成在所述熱釋電晶體襯底的一側上；紅外敏感吸收層，所述紅外敏感吸收層形成在所述上電極上，所述紅外敏感吸收層包括炭黑紅外吸收層，所述炭黑紅外吸收層的表面的至少一部分包括納米形貌結構；下電極，所述下電極形成在所述熱釋電晶體襯底的與所述上電極相反的側上；高熱阻抗基底，所述下電極金屬鍵合到所述高熱阻抗基底上。

本發明的一個實施例中，還包括引線電極，所述引線電極形成在所述高熱阻抗基底的表面上并與所述下電極接觸。

本發明的實施例中，鎳鉻合金層和炭黑紅外吸收層形成的多層薄膜結構作為該基于炭黑吸收層的熱釋電紅外探測器的熱敏感層，與單一金屬吸收層薄膜作熱敏感層相比，具有更好的表面致密性、高的吸收系數和較小的熱損失，能夠獲取高性能熱響應，從而滿足高精度紅外探測器對其敏感元件熱響應性能的高標準要求，利于實現基于熱釋電晶體的高精度紅外探測器。

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附圖說明

圖1是本發明一個實施例的制造基于炭黑吸收層的熱釋電紅外探測器的方法的流程示意圖。