[發明專利]紅外成像器件及其制備方法、仿生紅外球面相機

在審

• 申請號: 201810145028.2
• 申請日: 2018-02-12
• 公開（公告）號: CN108417592A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 徐云;白霖;陳華民;宋國峰;陳良惠
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H04N5/33
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本公開提供了一種柔性球面結構紅外成像器件及其制備方法、仿生紅外球面相機，其中，所述柔性球面結構紅外成像器件包括：基底及位于該基底的內表面的紅外探測器陣列；其中，所述基底為柔性球面基底。本公開柔性球面結構紅外成像器件及其制備方法、仿生紅外球面相機，具有重復彎曲可恢復性，能應用于可穿戴設備，仿生組織，人機交互等領域，可以大幅提高紅外光電成像設備的生物集成能力，制備工藝更加成熟，加工成本低。

技術領域

本公開涉及柔性可延展電子、半導體制備和光電成像技術領域，特別涉及一種柔性球面結構紅外成像器件及其制備方法、仿生紅外球面相機。

背景技術

紅外探測器是將入射的紅外輻射信號轉變成為電信號的器件，可以捕捉人眼察覺不到的紅外光并以電信號的形式進行輸出。實現紅外探測的材料和器件主要包括基于熱效應的熱釋電探測器，基于光電效應的光電探測器，以及基于石墨烯、碳納米管，量子點的新材料探測器等。目前，光電探測器的技術最為成熟，基于光電技術的紅外探測器小型化后可制備成為密集的探測器陣列，也就是紅外焦平面，焦平面是紅外相機的核心元件，其在夜視成像，天文觀測，工業控制，醫療，通訊等眾多領域有著極其廣泛的應用。

當前的紅外光電探測器主要都是基于半導體光敏材料制備而成，材料和結構都屬剛性，不可形變。隨著對相機成像精度，成像細節等性能的要求不斷提升，焦平面在向更密集化，大型化的方向發展。然而，因為焦平面需要與凸面的透鏡配合成像使用，焦平面剛性平面的本質在一定程度上損傷了其成像的效果，邊緣的像元會有一定程度的失真，視場角的大小也受到了限制。

自然界中，動物的眼睛一般都是球形，眼球前部整體起到一個透鏡的效果，入射光被聚焦到眼球后部的視網膜面上，最后由視神經傳遞信號到腦獲得圖像的感知。這種球形的結構具有視場角大，轉動靈活，邊緣畸變小等優點，是未來成像系統進一步向仿生學發展和集成的重要方向。與人造的成像系統相類比，光電探測器陣列的功能相當于眼球后部的視網膜。光電探測器陣列的柔性化和曲面化對于這樣仿真球面設計的成像系統來說至關重要。

發明內容

(一)要解決的技術問題

鑒于上述技術問題，本公開的主要目的在于提供一種柔性球面結構紅外成像器件及其制備方法、仿生紅外球面相機，以解決以往紅外探測器陣列結構固定，邊緣失真，及無法應用于仿生學眼部結構制備的技術問題。

(二)技術方案

根據本公開的一個方面，提供了一種柔性球面結構紅外成像器件，包括：基底及位于該基底的內表面的紅外探測器陣列；其中，所述基底為柔性球面基底。

在一些實施例中，所述紅外探測器陣列為剛性的半導體紅外探測器陣列，各探測器的光敏材料為無機半導體材料。

在一些實施例中，所述紅外探測器陣列在所述基底的內表面呈島狀結構分布，在所述探測器之間形成金屬互連線，由此，在所述柔性球面結構紅外成像器件形變時使應力集中在探測器之間的互連線和柔性球面基底上，從而實現應變隔離。

在一些實施例中，所述半導體紅外探測器為臺面型InGaAs/InP短波紅外探測器，其外延片結構由下而上依次包括：InP襯底、InGaAs犧牲層、N型摻雜InP接觸層、InGaAs吸收層以及InP帽層。

根據本公開的另一個方面，提供了一種仿生紅外球面相機，其包括所述的柔性球面結構紅外成像器件，還包括透鏡及讀出電路；其中，所述透鏡用于將入射光聚焦在所述柔性球面結構紅外成像器件的探測器陣列上；所述柔性球面結構紅外成像器件用于將其接收的光信號轉換為電信號；所述讀出電路用于提取出所述柔性球面結構紅外成像器件的探測器陣列中每個探測器的電信號以進行成像。

根據本公開的另一個方面，提供了一種柔性球面結構紅外成像器件的制備方法，包括如下步驟：提供柔性球面基底，并將其拉伸至平整狀態；以及在拉伸至平整狀態后的基底的內表面形成紅外探測器陣列，并將基底收縮至球面，由此完成所述柔性球面結構紅外成像器件的制備。