[發(fā)明專利]一種螺旋天線耦合微橋結(jié)構(gòu)及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510409891.0
• 申請(qǐng)日: 2015-07-13
• 公開（公告）號(hào): CN104953223B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 茍君;唐榮;王軍;蔣亞東;黎威志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01P5/12
• 分類號(hào): H01P5/12
• 代理公司: 成都弘毅天承知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司51230
• 代理人: 楊保剛,徐金瓊

技術(shù)領(lǐng)域

一種螺旋天線耦合微橋結(jié)構(gòu)及其制備方法，用于紅外與太赫茲探測(cè)與成像，屬于螺旋天線耦合微橋結(jié)構(gòu)及其制備方法的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

紅外探測(cè)技術(shù)作為對(duì)人類感官的補(bǔ)充和擴(kuò)展，在民用和軍用方面得到了廣泛的應(yīng)用。目前比較成熟的光子探測(cè)器已經(jīng)應(yīng)用到了通信、醫(yī)學(xué)、軍事等領(lǐng)域，但因?yàn)槠涔ぷ鲿r(shí)必須制冷，造成整個(gè)系統(tǒng)龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且成本偏高，從而無(wú)法大規(guī)模的推廣應(yīng)用。大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展使非制冷紅外探測(cè)器的研制成為可能。目前非制冷紅外焦平面陣列(IRFPA)技術(shù)已經(jīng)成為紅外探測(cè)技術(shù)最主流的方向，這種技術(shù)使我們?cè)诔叵戮湍塬@得具有很高敏感性能的紅外探測(cè)器。另外，其成本低、體積小、重量輕、功耗小和響應(yīng)波段寬等很多優(yōu)點(diǎn)，使其大規(guī)模市場(chǎng)化成為可能。

目前非制冷紅外焦平面探測(cè)器的主流技術(shù)為熱敏電阻式微測(cè)熱輻射計(jì)。要實(shí)現(xiàn)室溫下的紅外探測(cè)，探測(cè)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是非制冷紅外焦平面器件的關(guān)鍵。微橋結(jié)構(gòu)是一種典型的探測(cè)結(jié)構(gòu)。采用光刻方法在犧牲層上制作出支撐層和敏感層圖案而最后去除犧牲層的方法，可以形成一個(gè)獨(dú)立式的熱絕緣微橋結(jié)構(gòu)。微橋由橋墩、橋腿和橋面組成，制作在帶有讀出電路的襯底上，橋墩支撐起橋腿和橋面，使橋腿和橋面懸空，紅外吸收層與熱敏薄膜淀積在橋面上。在器件工作時(shí)，采用鍺制作的透鏡來(lái)收集和聚焦紅外輻射到位于光學(xué)系統(tǒng)焦平面上的敏感元件陣列上，目標(biāo)紅外輻射的變化被橋面上的紅外探測(cè)薄膜探測(cè)到，反映到熱敏薄膜溫度和電阻的變化，通過(guò)制作在微橋中的電學(xué)通道將這一變化傳遞到襯底讀出電路，還原成圖像信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)信號(hào)的探測(cè)。為了充分利用物體的紅外輻射，通常在犧牲層底部增加一層反射結(jié)構(gòu)以提高敏感層對(duì)紅外輻射的吸收，通常認(rèn)為敏感層與反射層距離為入射紅外光線波長(zhǎng)的1/4時(shí)形成的微腔吸收效果最好。

根據(jù)使用的熱敏電阻材料的不同，非制冷紅外焦平面探測(cè)器可以分為氧化釩(VO_x)探測(cè)器和非晶硅探測(cè)器兩種。氧化釩技術(shù)由美國(guó)的Honeywell公司在90年代初研發(fā)成功，目前其專利授權(quán)BAE、L‐3/IR、FLIR‐INDIGO、DRS、NEC、以及SCD等幾家公司生產(chǎn)。非晶硅技術(shù)主要由法國(guó)的CEA/LETI/LIR實(shí)驗(yàn)室在九十年代末研發(fā)成功，目前主要由法國(guó)的SOFRADIR和ULIS公司生產(chǎn)。氧化釩對(duì)室溫電阻溫度變化很敏感，可得到較大的電阻溫度系數(shù)(TCR，一般為–2％/K～–3％/K)，電阻值可控制在幾千歐至幾萬(wàn)歐，1/f噪聲較低，同時(shí)薄膜沉積技術(shù)成熟，是目前非致冷紅外焦平面探測(cè)器首選的熱敏電阻材料。Raytheon、BAE、DRS、Indigo、NEC以及SCD等公司都能生產(chǎn)160×120～640×480陣列的氧化釩非致冷紅外焦平面探測(cè)器，其噪聲等效溫差(NETD)為20～100mK。目前，BAE和DRS公司都正在研究1024×1024陣列、像元尺寸15μm、NETD為50mK的大規(guī)模氧化釩非致冷紅外焦平面探測(cè)器。

太赫茲(Terahertz，THz)波指頻率介于0.1～10THz(波長(zhǎng)3mm～30μm)的電磁輻射，其電磁波譜位于微波和紅外波段之間。因此，太赫茲系統(tǒng)兼顧電子學(xué)和光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。長(zhǎng)期以來(lái)，由于缺乏有效的太赫茲輻射產(chǎn)生和檢測(cè)方法，人們對(duì)于該波段電磁輻射性質(zhì)的了解非常有限，以致于該波段被稱為電磁波譜中的太赫茲空隙。該波段也是電磁波譜中有待進(jìn)行全面研究的最后一個(gè)頻率窗口。與其它波段的電磁波相比，太赫茲電磁波具有如下獨(dú)特的性質(zhì)：①瞬態(tài)性：太赫茲脈沖的典型脈寬在皮秒量級(jí)；②寬帶性：太赫茲脈沖源通常只包含若干個(gè)周期的電磁振蕩，單個(gè)脈沖的頻帶可以覆蓋GHz至幾十THz的范圍；③相干性：太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)的相干測(cè)量技術(shù)能夠直接測(cè)量太赫茲電場(chǎng)的振幅和相位，可以方便地提取樣品的折射率、吸收系數(shù)；④低能性：太赫茲光子的能量只有毫電子伏特，不會(huì)因?yàn)殡婋x而破壞被檢測(cè)物質(zhì)，從而可以安全地進(jìn)行生物醫(yī)學(xué)方面的檢測(cè)和診斷；⑤穿透性：太赫茲輻射對(duì)于很多非極性絕緣物質(zhì)，例如硬紙板、塑料、紡織物等包裝材料都有很高的穿透特性，可用于對(duì)藏匿物體進(jìn)行探測(cè)。太赫茲波的這些特點(diǎn)使其在物體成像、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療診斷、射電天文、寬帶移動(dòng)通訊、尤其是在衛(wèi)星通訊和軍用雷達(dá)等方面具有重大的科學(xué)價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。近年來(lái)由于自由電子激光器和超快激光技術(shù)的發(fā)展，為太赫茲脈沖的產(chǎn)生提供了穩(wěn)定、可靠的激發(fā)光源，使太赫茲輻射的產(chǎn)生機(jī)理、檢測(cè)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的研究得到蓬勃發(fā)展。