[發(fā)明專利]一種諧振增強(qiáng)型熱釋電紅外探測(cè)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610290352.4
• 申請(qǐng)日: 2016-05-05
• 公開（公告）號(hào): CN105810773B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁志清;王濤;馬振東;伍瀏權(quán);劉子驥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/101
• 分類號(hào): H01L31/101;H01L31/0232;G01J5/20
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專利代理事務(wù)所(普通合伙)51232
• 代理人: 葛啟函

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱釋電探測(cè)器電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種諧振增強(qiáng)型熱釋電紅外探測(cè)器。

背景技術(shù)

熱釋電紅外探測(cè)器是利用熱釋電材料的自發(fā)極化強(qiáng)度隨溫度而變化的效應(yīng)制成的一種熱敏型紅外探測(cè)器。在恒定溫度下，熱釋電材料的自發(fā)極化被體內(nèi)的電荷和表面吸附電荷所中和。熱釋電紅外探測(cè)器廣泛應(yīng)用于報(bào)警、紅外成像、非接觸測(cè)溫、氣體分析等領(lǐng)域，在光譜儀，激光器、紅外地平儀中均有應(yīng)用。熱釋電紅外探測(cè)器屬于非制冷紅外探測(cè)器，具有室溫工作、結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。在0.8～25μm波段，熱釋電紅外探測(cè)器具有平坦的光譜響應(yīng)。

熱釋紅外電探測(cè)器包括光學(xué)系統(tǒng)、紅外傳感器單元、信號(hào)處理電路、輸出控制裝置；熱釋電紅外探測(cè)器的性能主要由響應(yīng)速度和敏感性表征，熱釋電紅外探測(cè)器的光學(xué)系統(tǒng)的基本功能是將目標(biāo)紅外熱能匯聚到熱釋電傳感器表面，在一定波段范圍內(nèi)要想獲得好的敏感性，就要求探測(cè)器的吸收層對(duì)紅外線的吸收率高，同時(shí)為信號(hào)的后續(xù)處理奠定基礎(chǔ)。因此，熱釋電紅外探測(cè)器的吸收層設(shè)計(jì)受到了越來越多的重視。

熱釋電材料是一種具有自發(fā)極化的電介質(zhì),它的自發(fā)極化強(qiáng)度隨溫度變化；根據(jù)以下公式：

其中，P為極化強(qiáng)度，T為溫度，dP為極化強(qiáng)度變化，dT為溫度變化；可用公式(1)來描述熱釋電系數(shù)p；若dt時(shí)間內(nèi),熱釋電材料吸收熱輻射,溫度變化dT,極化強(qiáng)度變化dP,則材料單位面積產(chǎn)生的電流如公式(2)所示。

甚長(zhǎng)波紅外頻段熱釋電紅外單元探測(cè)器吸收層的吸收率是其重要性能參數(shù)之一，直接影響著探測(cè)器敏感層的溫升快慢和大小，因此，如何提高熱釋電紅外單元探測(cè)器的吸收率，從而提高熱釋電紅外單元探測(cè)器的響應(yīng)率和探測(cè)率，是本領(lǐng)域中的重要問題。

眾所周知，光學(xué)諧振腔是激光器件的基本組成之一，是用來加強(qiáng)輸出激光的亮度，調(diào)節(jié)和選定激光的波長(zhǎng)和方向的裝置，從真空紫外到遠(yuǎn)紅外的絕大部分激光系統(tǒng)都使用光學(xué)諧振腔。其中光諧振腔的作用主要為光學(xué)正反饋?zhàn)饔煤彤a(chǎn)生對(duì)振蕩光束的控制作用。其中，微腔激光器是一種由尺寸在微米或者亞微米量級(jí)的光學(xué)諧振腔和增益介質(zhì)組成的微型激光器，其中光學(xué)諧振腔是它的核心部分。微腔激光器具有體積小能耗低的特點(diǎn)，而且可以大規(guī)模集成，且具有很多潛在的應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種吸收率高的一種諧振增強(qiáng)型雙吸收層熱釋電探測(cè)器。

本發(fā)明的的技術(shù)方案如下：

一種諧振增強(qiáng)型熱釋電紅外探測(cè)器，其紅外傳感器單元中的吸收層為復(fù)合層結(jié)構(gòu)，由底層至頂層依次包括：底面設(shè)有金屬反射層和頂面設(shè)有第一金屬吸收層的鉭酸鋰晶片，第一介質(zhì)層，第二金屬吸收層，第二介質(zhì)層以及第三金屬層；所述鉭酸鋰晶片厚度為9～17微米，金屬吸收層的材料為鎳鉻合金，其厚度范圍均為6～11納米，介質(zhì)層的厚度范圍均為3～6納米。

本發(fā)明的諧振增強(qiáng)型熱釋電紅外探測(cè)器中，其所述金屬反射層為鎳鉻合金層，金屬反射層的厚度范圍為180～220納米。

本發(fā)明的諧振增強(qiáng)型熱釋電紅外探測(cè)器吸收層結(jié)構(gòu)中，第一金屬吸收層、第二金屬吸收層、第三金屬吸收層分別與鉭酸鋰晶片、金屬反射層之間形成了諧振腔。本發(fā)明采用平行平面腔使得光線在周期性透鏡波導(dǎo)中來回振蕩而不溢出波導(dǎo)之外,增加了入射光穿越吸收層的次數(shù),從而間接提高了吸收層的吸收系數(shù)，形成了穩(wěn)定的透鏡波導(dǎo)。所述平行平面腔分類屬于臨界腔，對(duì)工作在臨界區(qū)的腔，只有某些特定的光線才能在腔內(nèi)往返而不逸出腔外，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)特定波段的紅外光進(jìn)行多次諧振吸收。

同時(shí)，第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層分別可以形成小的反射腔進(jìn)行多次吸收，因此，能在很大程度上提高探測(cè)器對(duì)于紅外入射光的吸收，提高了吸收率。

此外，本發(fā)明采用雙層吸收層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得單個(gè)吸收層厚度較薄，從而提高了器件的響應(yīng)程度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的諧振增強(qiáng)型熱釋電紅外探測(cè)器吸收層的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1為金屬反射層，2為鉭酸鋰晶片，3為第一金屬吸收層，4為第一介質(zhì)層，5為第二金屬吸收層，6為第二介質(zhì)層，7為第三金屬層。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)。

如圖1所示為一種諧振增強(qiáng)型熱釋電紅外探測(cè)器的吸收層，所述吸收層為復(fù)合層結(jié)構(gòu)，由底層至頂層依次包括：底面設(shè)有金屬反射層1和頂面設(shè)有第一金屬吸收層3的鉭酸鋰晶片2，第一介質(zhì)層4，第二金屬吸收層5，第二介質(zhì)層6以及第三金屬層7。

實(shí)施例：