一种热释电红外探测器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种热释电红外探测器，属于热释电探测器电子技术领域。本发明热释电红外探测器中探测单元包括：黑金层(1)、热释电晶体层(2)、底电极层(3)；所述热释电晶体层(2)包括顶面和与顶面相对的底面，所述黑金层(1)具有多孔结构，并通过电阻蒸发法沉积在热释电晶体层(2)的顶面，所述底电极层(3)沉积在热释电晶体层(3)的底面。本发明的热释电探测器采用黑金材料，因其在可见光波段的和红外波段范围内对于辐射有很高的吸收率以及具有较小的热容，故使得本发明探测器可以较多的吸收红外辐射及太赫兹辐射，具有较小的热损失，辐射能量能够较大程度的被热释电晶体利用，本发明可实现器件响应速度和敏感性等性能的提高。
【专利说明】
一种热释电红外探测器
技术领域
[0001]本发明涉及热释电探测器电子技术领域，具体涉及一种热释电红外探测器。
【背景技术】
[0002]红外探测器通过测量敏感单元对于红外辐射引起得到温度响应来进行探测。其中，热释电探测器是一种利用热释电材料的自发极化强度随温度而变化的效应制成的一种热敏型红外探测器。热释电红外探测器的作用主要是探测接收红外辐射并将其转换为微弱的电压信号。而热释电红外探测器的性能主要由响应速度和敏感性表征，在宽波段范围内要获得好的敏感性，要求探测器的吸收层对红外线吸收率高，响应速度快就要求吸收层的热容小。1958年R.A.Smith等研究发现，金黑能在高吸收率和低热容之间达到最好的折中。
[0003]研究发现:采用蒸发方法在氮气氛围内制备的金属材料具有多孔性质，且在可见光下肉眼观察呈现黑色，拥有从可见光到红外光谱段的高吸收效果。因此，称此为黑色金属物质。黑金涂层是低密度非晶态的金沉积形成，其在电磁波谱的可见光波段的和红外波段呈现黑色，在这个范围内黑金对于辐射有很高的吸收率。因此，黑色金属材料尤其是黑金，作为红外及其他波段探测器的吸收层被广泛的研究。而且，因为黑金具有多空状结构，因此具有较小的热容。
[0004]黑金材料具有多孔结构、低热容和高红外吸收效果使得其集成在非致冷红外探测器中具有很好的商业和军事应用。例如，集成黑金吸收层的红外探测器在夜视、医疗、报警和太空中可以进行红外光谱探测，同时具有体积小、宽谱探测波段、重量轻、响应速度快以及非致冷等明显的优点。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种热释电探测器，其红外探测单元具有吸收率高的优势，从而提升了热释电探测器的性能。
[0006]本发明的的技术方案如下:
[0007]—种热释电红外探测器，其特征在于，其热释电探测单元由顶层至底层包括:黑金层、热释电晶体层、底电极层;所述热释电晶体层包括顶面和与顶面相对的底面，所述黑金层具有多孔结构，并通过电阻蒸发法沉积在热释电晶体层的顶面，所述底电极层沉积在热释电晶体层的底面。
[0008]其中，所述热释电晶体层材料可以为常用的热释电晶体，如钽酸锂晶体、铌酸锂晶体、钛酸铅晶体、锗酸铅晶体，优选为钽酸锂晶体;所述底电极层的材料为钛或镍铬合金。
[0009]其中，所述黑金层的厚度为8?1nm;所述底电极层的厚度为28?32nm。
[0010]本发明的热释电红外探测器中，所述黑金层通过电阻蒸发方法在氮气环境中沉积于所述热释电晶体层的顶面;所述底电极层可以通过任何合适的方法沉积在热释电晶体层的底面，本发明采用射频磁控溅射法。
[0011 ]本发明中，黑金层吸收红外辐射后引起温度升高，传感区中热释电晶体层感受到温度变化，释放电信号，设于热释电晶体层顶面和底面的黑金层和底电极层引出电信号，其中，黑金层不仅作为金属层导出电信号，同时作为吸收层，黑金材料对红外辐射的吸收效率高，同时，由于黑金层具有多孔的结构，具有较大的孔率，因此热传导率较低，可以降低热损失;致密的黑金金属颗粒能够有效的降低钽酸锂晶体表面粗糙度。
[0012]相比于现有技术，本发明具有的有益效果如下:
[0013]本发明的热释电探测器采用黑金材料，因其在可见光波段的和红外波段范围内对于辐射有很高的吸收率以及具有较小的热容，从而实现器件响应速度和敏感性等性能的提高;本发明可采用了射频磁控溅射的镀膜方法，制备工艺简单、可操作性强、可实现大批量生产。
【附图说明】
[0014]图1是本发明热释电红外探测器的结构示意图；其中，I为黑金层，2为热释电晶体层，3为底电极层。
【具体实施方式】
[0015]下面将结合附图详细说明本发明的原理和特征，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明。
[0016]如图1所示，一种释电红外探测器，其热释电探测单元由顶层至底层包括:黑金层
1、热释电晶体层2、底电极层3;所述热释电晶体层2包括顶面和与顶面相对的底面，所述黑金层I具有多孔结构，并通过电阻蒸发法沉积在热释电晶体层2的顶面，所述底电极层3沉积在热释电晶体层的底面。
[0017]其中，所述热释电晶体层2材料可以为常用的热释电晶体，如钽酸锂晶体、铌酸锂晶体、钛酸铅晶体、锗酸铅晶体，优选为钽酸锂晶体;所述底电极层3的材料为钛或镍铬合金。
[0018]其中，所述黑金层的厚度为8?1nm;所述底电极层的厚度为28?32nm。
[0019]本发明一个实施例中，所述热释电晶体层2的材料为钽酸锂晶体。
[0020]本发明一个实施例中，所述底电极层2的材料为钛，其厚度为30纳米。
[0021]本发明一个实施例中，所述黑金层I材料为金，其厚度为9纳米。
[0022]本发明的实施例中，黑金层I在较高的氮气氛围内通过电阻蒸发法沉积在热释电晶体层2表面，而底电极3可以通过磁控溅射工艺控制厚度沉积于热释电晶体层2的底面。
[0023]本发明实施例的热释电探测器可以较多的吸收红外辐射及太赫兹辐射，具有较小的热损失，从而辐射能量能够较大程度的被热释电晶体利用，故提高了器件的电学性能，使得探测器具有优异的性能。
[0024]以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种热释电红外探测器，其特征在于，其热释电探测单元由顶层至底层包括:黑金层(I)、热释电晶体层(2)、底电极层(3);所述热释电晶体层(2)包括顶面和与顶面相对的底面，所述黑金层(I)具有多孔结构，并通过电阻蒸发法沉积在热释电晶体层(2)的顶面，所述底电极层(3)沉积在热释电晶体层(3)的底面。2.根据权利要求1所述的一种热释电红外探测器，其特征在于，所述热释电晶体层(2)的材料为钽酸锂晶体、铌酸锂晶体、钛酸铅晶体、锗酸铅晶体。3.根据权利要求1所述的一种热释电红外探测器，其特征在于，所述底电极层(3)的材料为钛或镍铬合金。4.根据权利要求1所述的一种热释电红外探测器，其特征在于，所述黑金层(I)的厚度为8?10nm。5.根据权利要求1所述的一种热释电红外探测器，其特征在于，所述底电极层(3)的厚度为28?32nm。
【文档编号】G01J5/20GK105953928SQ201610496476
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】梁志清, 刘子骥, 伍浏权, 蒋亚东
【申请人】电子科技大学