专利名称：一种层状氧化物多晶陶瓷的热辐射探测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种层状氧化物多晶陶瓷的热辐射探测器，属于光、热感生电压材料和器件技术领域。
背景技术：
光电探测器主要有光子探测器和热探测器两大类。光子型探测器是基于半导体材料的光电效应，当辐射光子能量大于材料禁带与导带之间的带隙宽度时，禁带电子会吸收光子跃迁到导带形成自由电子，产生电信号。如Si-APD红外单光子探测器，NbN薄膜红外单光子探测器。这类探测器通常有很快的时间响应，但受带隙宽度的限制，不能在宽的光谱范围内工作，并且需要加偏压或偏流，造成暗电流、热噪音干扰，需要制冷。热探测器首先将辐射能量转化成热能，再将热能转化成其他形式的电能，产生电信号。如掺杂的BaTiO3半导体陶瓷制作的正温度系数热敏电阻器，硫酸三甘肽(TGS)热释电器件等。这类器件可以在很宽的辐射波长范围内工作，不用制冷，但是需要较长的时间达到热平衡，响应时间慢；能量要经过热能，电能两重转化，转化效率低，灵敏度不高。基于薄膜材料kebeck张量的各向异性的新型热探测器，都是采用在倾斜衬底上外延生长的YBa2Cu3CVs，LahCaxMnO3薄膜。当光热辐射薄膜表面时，薄膜沿厚度方向产生温度梯度，由张量的各向异性，将在薄膜表面产生电压信号。其优点是在红外到紫外(0. 19 μ m -11 μ m)光谱范围内都有高的响应信号，响应时间可以达到几十ns。但是薄膜的制备工艺复杂，对衬底要求高，成本高；二维薄膜结构不稳定，热容量小，在光热辐射等外力作用下结构容易损坏。
发明内容
本发明的目的在解决现有技术的不足，提供一种制备工艺简单，成本低，结构稳定，热容量大，器件简略，可以在很宽的光谱范围内工作，不需要施加任何偏压、偏流的光、 热辐射感生电压的材料的层状氧化物多晶陶瓷热辐射探测器。本发明的技术方案是选取层状Co基氧化物AxCoyOz多晶陶瓷作为光、热辐射感生电压材料。其中A为Na、Ca、Bi和Sr 一种或者任意几种组合，x=0. 5 3，y=l 4，z=2 9。这类氧化物kebeck张量的各向异性可以高达100μν/Κ。对于层状结构的多晶，通过固相烧结方法来制备具有很好的择优一致排布的晶粒，接着构造10 60°倾斜角的斜面，在斜面上连接两个电极(按照图1连接电路)，当激光垂直斜面入射多晶时，会在厚度方向产生温度梯度，由于kebeck张量的各向异性，多晶斜面上将产生一个电压信号。本发明的有益效果是利用层状钴基氧化物多晶陶瓷来制备热电探测器，具有制备工艺简单，成本低，体量大，热容量大，可以在很宽的光谱范围内工作，不需要施加任何偏压、偏流，器件简略的优点。在工业废热、森林火源和隐蔽火源的寻找，目标探测等应用上具有很大的前景。
图1是本发明多晶样品的光、热辐射感生电压测量原理图。图2是本发明在倾斜角为17°的Naa7CoO2多晶的光感生电压信号曲线。
具体实施例方式实施例1
在图1中选取层状Co基氧化物AxCoyOz作为光、热辐射感生电压材料。其中A为Na、 Ca、Bi、Sr及其组合，x=0. 7，y=l, z=2。利用固相烧结法制备具有高度择优取向的层状钴基氧化物多晶块，用砂纸沿17°倾斜角打磨出斜面，在倾斜方向接两个电极。按照图1连接电路；用光、热辐射多晶斜面，则在倾斜方向产生光感生电压，得到电压信号，形成相应的图像。图2为倾斜角为17°的NaxCc^2多晶在脉冲宽度为^ns，波长为MSnm的紫外激光照射下得到的光感生电压图像。NaxCc^2多晶信号峰值达到0. 5V，上升沿为30ns。实施例2:
在图1中选取层状Co基氧化物AxCoyOz作为光、热辐射感生电压材料。其中A为Na、 Ca, Bi, Sr及其组合，x=0. 5，y=3, z=5。利用固相烧结法制备具有高度择优取向的层状钴基氧化物多晶块，用砂纸沿10°倾斜角打磨出斜面，在倾斜方向接两个电极。按照图1连接电路，用光、热辐射多晶斜面，则在倾斜方向产生光感生电压，得到电压信号，形成相应的图像。实施例3:
在图1中选取层状Co基氧化*AxCoy0z作为光、热辐射感生电压材料。其中A为Na、Ca、 Bi、Sr及其组合，x=3，y=4，z=9。利用固相烧结法制备具有高度择优取向的层状钴基氧化物多晶块，用砂纸沿60°倾斜角打磨出斜面，在倾斜方向接两个电极。按照图1连接电路，用光、热辐射多晶斜面，则在倾斜方向产生光感生电压，得到电压信号，形成相应的图像。
权利要求
1.根据权利要求1所述的层状氧化物多晶陶瓷的热辐射探测器，其特征是层状多晶结构存在具有一定倾角的斜面，斜面上连接两个电极。
2.根据权利要求1所述的层状氧化物多晶陶瓷的热辐射探测器，其特征是层状多晶结构存在10 60°的倾角。
3.根据权利要求1所述的层状氧化物多晶陶瓷的热辐射探测器，其特征是在层状多晶斜面的倾斜方向的两端存在两个分别连接采集和存贮信号的电极。
全文摘要
一种层状氧化物多晶制成的热电辐射探测器件。它是选取层状Co基氧化物AxCoyOz多晶作为光热辐射感生电压材料，层状多晶结构存在10～60°的倾角。其特点是制备工艺简单，成本低，结构稳定，响应时间快，可以在宽光谱(0.19μm～11μm)工作，工作流程简便，节约能源。在工业技术领域、生活领域的脉冲光热信号响应，工业废热利用，热源探测等方面具有很大的应用。
文档编号H01L35/28GK102359820SQ201110292978
公开日2012年2月22日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者张辉, 张鹏翔, 晏国文, 王勇, 虞澜 申请人:昆明理工大学