[發明專利]一種基于超表面的非制冷紅外成像傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201710918927.7
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107741278B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 王宏臣;邱棟;王鵬;陳文禮
• 申請（專利權）人: 煙臺睿創微納技術股份有限公司
• 主分類號: G01J5/02
• 分類號: G01J5/02;G01J5/00
• 代理公司: 煙臺上禾知識產權代理事務所(普通合伙) 37234
• 代理人: 劉志毅

1.一種基于超表面的非制冷紅外成像傳感器,其特征在于，包括雙層非制冷紅外探測器，所述雙層非制冷紅外探測器包括包含讀出電路的半導體襯底和帶微橋支撐結構的探測器本體，所述探測器本體包括第一層懸空結構和第二層懸空結構，所述第二層懸空結構設置在所述第一層懸空結構上，所述第一層懸空結構包括金屬反射層、絕緣介質層、金屬電極層、電極保護層、第一支撐層、熱敏保護層和熱敏層，所述第二層懸空結構包括超材料支撐層和設置在所述超材料支撐層上的超材料支撐保護層，在超材料支撐保護層上設有超材料結構，所述超材料結構采用NiCr或/和Al，其厚度在12～30nm之間。

2.根據權利要求1所述的非基于超表面的非制冷紅外成像傳感器，其特征在于，所述半導體襯底上設有所述金屬反射層和所述絕緣介質層，所述金屬反射層包括若干個金屬塊；

所述絕緣介質層上設有所述第一支撐層，所述第一支撐層上設有第一錨點孔和第二錨點孔，所述第一錨點孔和第二錨點孔的底部分別設有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔和第二通孔分別終止于所述金屬塊，所述第一支撐層上、第一錨點孔和第二錨點孔內設有金屬電極層，所述金屬電極層包括設置在所述第一支撐層上的金屬電極和設置在第一錨點孔和第二錨點孔內的金屬連線，所述金屬電極層上設有電極保護層，所述電極保護層上設有接觸孔，所述接觸孔終止于所述金屬電極，所述電極保護層上設有熱敏層，所述熱敏層上設有熱敏保護層；

所述熱敏保護層上設有所述第二層懸空結構，所述超材料支撐層上設有第三錨點孔和第四錨點孔，所述第三錨點孔和第四錨點孔的截面呈梯形，其下端接觸所述熱敏保護層。

3.根據權利要求1或2所述的非基于超表面的非制冷紅外成像傳感器，其特征在于，所述超材料結構包括矩形框體和設置在所述矩形框體的中間部位的矩形中心板，所述矩形框體和所述矩形中心板之間設有縱橫交錯的橫筋和豎筋，所述矩形框體、橫筋和豎筋之間形成多個矩形鏤空，所述矩形中心板的面積等于相鄰四個矩形鏤空及其之間的橫筋和豎筋的面積和，所述矩形框體、橫筋和豎筋的厚度為12nm，材料為NiCr。

4.根據權利要求1或2所述的非基于超表面的非制冷紅外成像傳感器，其特征在于，所述超材料結構的外輪廓為矩形，中心處設有矩形鏤空，所述外輪廓設有水平中心線和豎直中心線，所述矩形鏤空和所述外輪廓之間設有來回彎折形成閉環結構的薄帶，所述薄帶形成的閉環結構分別關于所述水平中心線和所述豎直中心線對稱，所述閉環結構的彎折處為直角彎折，所述薄帶的材料為NiCr，厚度為20nm，寬度為0.5μm-5μm。

5.根據權利要求1或2所述的非基于超表面的非制冷紅外成像傳感器，其特征在于，所述超材料結構包括由扁帶形成矩形輪廓，所述矩形輪廓的每條邊的中心設有向內的U字型彎折，所述扁帶的材料為NiCr，厚度為20nm，寬度為0.5μm-5μm。

6.根據權利要求1或2所述的非基于超表面的非制冷紅外成像傳感器，其特征在于，所述超材料結構的外輪廓為矩形，中心處設有十字型鏤空結構，所述超材料結構的材料為NiCr，厚度為20nm，十字型鏤空結構的縫隙寬度為0.5μm-5μm。

7.根據權利要求1或2所述的非基于超表面的非制冷紅外成像傳感器，其特征在于，所述超材料結構包括一對對稱設置矩形框，兩矩形框的相鄰邊上設有開口，在兩個所述矩形框中間設有連接帶，所述連接帶穿過所述開口與兩個所述矩形框的側邊垂直。

8.根據權利要求1或2所述的非基于超表面的非制冷紅外成像傳感器，其特征在于，所述超材料結構為凹字型結構，材料為Al,厚度為30nm。

9.根據權利要求1或2所述的非基于超表面的非制冷紅外成像傳感器，其特征在于，所述超材料結構包括呈矩陣排列的四個區域，分別為第一區域、第二區域、第三區域和第四區域，在四個區域內分別設有第一超材料結構、第二超材料結構、第三超材料結構和第四超材料結構，所述第一超材料結構和第三超材料結構的形狀相同，所述第二超材料結構與所述第四超材料結構的形狀相同。