The invention discloses a graphene uncooled infrared focal plane detection device includes a substrate; arranged periodic infrared detection element array on the substrate, the single infrared detection element including three-dimensional graphene wall in substrate substrate and in situ growth on the substrate. The present invention provides the uncooled infrared focal plane detection device uses three-dimensional graphene wall as the bridge structure of infrared absorption layer, enhance the absorption rate of infrared focal plane infrared detection device, the test proves that this device of 8 ~ infrared radiation infrared band 14 m energy absorption rate can be increased by about 20% the near infrared band; 2 m ~ 5 m infrared radiation energy absorption rate can be increased by 30% to 45%, shortwave 1 2 m infrared absorption rate can be increased by 30% ~ 60%; so that the detection efficiency of the uncooled focal plane device has been further improved; at the same time, the device is free for antireflection film, which to a certain extent simplifies the device structure and appropriate to reduce the cost of devices. In addition, the device is fully compatible with the existing uncooled infrared focal plane array fabrication process.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于红外成像系统
中的一种石墨烯材料的非制冷红外焦平面阵列探测器。
技术介绍
非制冷红外探测焦平面器件的基本工作原理是:被探测物体红外辐射能量被非制冷红外探测焦平面器件的红外吸收层薄膜所吸收,红外吸收层薄膜吸收辐射能量将能量传递给热敏感层薄膜,从而引起热敏感层薄膜温度升高;由于热敏感层薄膜具有电阻温度特性,即热敏感层薄膜在受热之后电阻值将发生相应的变化,通过器件的电学通道读出这种变化,最终实现对红外辐射的探测。现有的非制冷红外探测焦平面器件的桥面结构中,红外吸收层薄膜均位于热敏层薄膜之间,同时热敏感层薄膜位于红外谐振腔内部。通常认为这样的结构有利于红外辐射能量的吸收。被探测物体红外辐射能量首先被红外吸收层薄膜部分吸收,剩余能量透过热敏层薄膜之后在红外吸收层和反射层之间的谐振腔内来回反射并被红外吸收层薄膜部分吸收。红外吸收层薄膜吸收能量后将能量传递给热敏感层薄膜,最终导致热敏感层薄膜电阻温度效应的产生。通常,红外吸收层对红外光线有较强的反射,因此需要在红外吸收层薄膜表面增加一层增透膜;另外,由于热敏感层薄膜对光线具有较强的散射作用,使得在谐振腔内来回反射的红外光每次经过热敏感层薄膜都有一定的损失。上述两方面的原因致使现有的非制冷红外探测焦平面器件结构较为复杂,且无法进一步提高其红外吸收率(存在理论吸收极限)。为了进一步提高非制冷红外探测焦平面器件的红外吸收效率,在非制冷探测焦平面微桥结构中采取了一系列的措施来增强红外辐射的吸收:金属反射层的沉积、谐振腔的利用以及增强红外吸收层的设计等。随着像元尺寸越来越小,非制冷红外探测焦平面单元中微桥 ...
【技术保护点】
一种石墨烯非制冷红外探测焦平面器件,其特征在于,包括基底;所述基底上设置周期性红外探测基元阵列,单个所述红外探测基元包括位于基底上的衬底和原位生长于衬底上的三维石墨烯墙。
【技术特征摘要】
1.一种石墨烯非制冷红外探测焦平面器件,其特征在于,包括基底;所述基底上设置周期性红外探测基元阵列,单个所述红外探测基元包括位于基底上的衬底和原位生长于衬底上的三维石墨烯墙。2.如权利要求1所述石墨烯非制冷红外探测焦平面器件,其特征在于,所述衬底为热敏感薄膜材料,包括但不限于氮化硅、非晶硅、非晶硅锗合金或氧化钒。3.如权利要求1或2所述石墨烯非制冷红外探测焦平面器件,其特征在于,所述基底内设置ROIC集成电路。4.一种在衬底上原位快速生长三维石墨烯墙的方法,其特征在于,包括如下步骤:将具有预埋电极的氮化硅-硅衬底直接放置于等离子体化学气相沉积装置中;将真空度控制在10-30毫巴,通入工作气体载入碳源至等离子发生区域,无需加热;一定时间内就能在氮化硅衬底上得到三维石墨烯阵列墙。5.如权利要求4所述方法,其特征在于,所述碳源为同时含有SP3和SP2碳...
【专利技术属性】
技术研发人员:冯双龙,魏兴战,申钧,杨俊,陆仕荣,周大华,史浩飞,杜春雷,
申请(专利权)人:中国科学院重庆绿色智能技术研究院,
类型:发明
国别省市:重庆;50
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