一种基于自旋塞贝克效应的非制冷红外传感器装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开的一种基于自旋塞贝克效应的非制冷红外传感器装置包括由下至上依次设置的硅基底、二氧化硅衬底、敏感材料层、红外吸收层、顺磁材料层和电极层。硅基底中心位置设置隔热空腔；二氧化硅衬底三个侧面设置隔热缝隙；红外吸收层面积小于敏感材料层面积，设置在远离未设置隔热缝隙的一侧敏感材料层的上方；顺磁材料层由顺磁性材料蒸镀成窄条状，位于未设置隔热缝隙的一侧敏感材料层的上方；电极层蒸镀在窄条状顺磁材料层长度方向的两端。与传统的非制冷红外传感器相比，本发明专利技术的红外传感器响应率提高了一个数量级，比探测率提高了两个数量级，对红外辐射有更高的探测灵敏度同时具有更低的噪声水平。

A Uncooled Infrared Sensor Device Based on Spin Seebeck Effect

The uncooled infrared sensor device based on spin Seebeck effect disclosed by the invention comprises a silicon substrate, a silicon dioxide substrate, a sensitive material layer, an infrared absorption layer, a paramagnetic material layer and an electrode layer arranged from bottom to top. Insulating cavity is set at the center of silicon substrate; insulating gap is set at three sides of silicon dioxide substrate; infrared absorption layer is smaller than sensitive material layer, and is set above sensitive material layer far away from non-insulating gap; paramagnetic material layer is evaporated into narrow strip, which is located above sensitive material layer on one side of non-insulating gap; electrode layer is evaporated. At both ends of the length direction of the narrow strip paramagnetic material layer. Compared with the conventional uncooled infrared sensor, the infrared sensor of the present invention has an order of magnitude higher response rate, two orders higher detection rate, higher detection sensitivity to infrared radiation and lower noise level.

【技术实现步骤摘要】
一种基于自旋塞贝克效应的非制冷红外传感器装置
本专利技术属于红外传感领域，特别涉及一种基于自旋塞贝克效应的非制冷红外传感器装置。
技术介绍
非制冷红外传感器因为其不需要液氮制冷系统的特点，体积较小，结构相对简单，在军事、工业、医疗等领域有着广泛的应用。但现有的非制冷红外传感器存在的问题限制了其性能的继续提升。电阻型非制冷红外传感器有1/f噪声，并且需要持续耗能。热电堆或热电阻红外传感器受到其工作原理的限制，器件性能难以继续提升。限制热电堆或热电阻红外传感器性能的主要问题为材料的塞贝克系数、电阻率和热导率之间相互依赖，难以在不影响其他参数的前提下优化某个参数，以达到较高的响应率和比探测率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于自旋塞贝克效应的非制冷红外传感器装置，期望获得较高的响应率和比探测率，以解决上述问题。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于自旋塞贝克效应的非制冷红外传感器装置，包括由下至上依次设置的硅基底、二氧化硅衬底、敏感材料层、红外吸收层、顺磁材料层和电极层；所述硅基底位于二氧化硅衬底下方，并在中心位置设置一空腔；所述二氧化硅衬底沉积在硅基底上方，并在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于自旋塞贝克效应的非制冷红外传感器装置，其特征在于，所述非制冷红外传感器装置(100)包括由下至上依次设置的硅基底(110)、二氧化硅衬底(120)、敏感材料层(130)、红外吸收层(140)、顺磁材料层(150)和电极层(160)；所述硅基底(110)中心位置设置一隔热空腔；所述二氧化硅衬底(120)沉积在硅基底(110)上方，并在二氧化硅衬底(120)的三个侧面设置隔热缝隙(170)；所述敏感材料层(130)由具有自旋塞贝克效应的敏感材料薄膜沉积而成；所述红外吸收层(140)由红外吸收材料薄膜沉积而成，其面积小于敏感材料层的面积，并设置在远离未设置隔热缝隙的一侧敏感材料层(130...

【技术特征摘要】
1.一种基于自旋塞贝克效应的非制冷红外传感器装置，其特征在于，所述非制冷红外传感器装置(100)包括由下至上依次设置的硅基底(110)、二氧化硅衬底(120)、敏感材料层(130)、红外吸收层(140)、顺磁材料层(150)和电极层(160)；所述硅基底(110)中心位置设置一隔热空腔；所述二氧化硅衬底(120)沉积在硅基底(110)上方，并在二氧化硅衬底(120)的三个侧面设置隔热缝隙(170)；所述敏感材料层(130)由具有自旋塞贝克效应的敏感材料薄膜沉积而成；所述红外吸收层(140)由红外吸收材料薄膜沉积而成，其面积小于敏感材料层的面积，并设置在远离未设置隔热缝隙的一侧敏感材料层(130)的上方；所述顺磁材料层(150)由顺磁性材料蒸镀成窄条状，位于未设置隔热缝隙的一侧敏感材料层(130)的上方，利用逆自旋霍尔效应将自旋电流转化为电压；所述电极层(160)中的两个输出端子分别蒸镀在窄条状顺磁材料层的两端，用于测量非制冷红外传感器装置的电压输出。2.根据权利要求1所述非制冷红外传感器装置，其特征在于，在所述具有自旋塞贝克效应的敏感材料薄膜上进一步地形成具有孔洞结构的声子晶体结构，以降低材料的热导率。3.根据权利要求1或2所述非制冷红外传感器装置，其特征在于，当红外辐射被红外吸收层(140)吸收导致其温度上升，在具有自旋塞贝克效应的敏感材料层(130)的长度方向两端产生温度差ΔT，由于自旋塞贝克效应，所述温度差ΔT将导致敏感材料层(130)的长度方向两端产生自旋电压，所述自...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永，李加睿，周虎川，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51