一种单像元红外和可见光双波段传感器及阵列制造技术

本发明专利技术公开了一种单像元红外和可见光双波段传感器，包括上层感光组件、桥柱、可见光感光组件和硅衬底；所述上层感光组件通过所述桥柱安装于所述硅衬底上方，且所述可见光感光组件设置于所述硅衬底的上表面；所述上层感光组件上设置有透光通孔，且所述可见光感光组件位于所述透光通孔的正下方。本发明专利技术还公开了一种单像元红外和可见光双波段传感器阵列。本发明专利技术一种单像元红外和可见光双波段传感器及阵列，可以实现可见光和红外双波段在单个像元的同时探测，目标信息更加丰富。同时，材料生长及器件制作工艺简单，有利于器件的焦平面化。

A single pixel infrared and visible dual band sensor and array

【技术实现步骤摘要】
一种单像元红外和可见光双波段传感器及阵列
本专利技术涉及红外及可见光探测与成像
，具体涉及一种单像元红外和可见光双波段传感器及阵列。
技术介绍
红外探测技术由于其拥有特别的优点：无形的红外辐射，保密性好；良好的环境适应性；无源接收系统，抗干扰能力强；体积小，重量轻，功耗低；可以揭示伪装的目标；分辨率优于微波，因此广泛应用于红外夜视，红外探测，红外引导等领域。目前比较成熟的光子探测器已经应用到了通信、医学等领域。而非制冷红外焦平面阵列技术已经成为红外探测技术最主流的方向，这种技术使我们在常温下就能获得具有很高敏感性能的红外探测器。另外，其成本低、体积小、重量轻、功耗小和响应波段宽等很多优点，使其大规模的市场化成为可能。随着红外技术的不断发展，为提高目标的识别和分辨能力，红外系统对于双波段需求越来越大，在现有技术中，可见光探测常采用硅基光电二极管实现，红外探测利用微测辐射热计实现，两种波段分别用两种结构完成，双波段传感器受单波段器件发展水平及集成的限制，因此总体发展水平远低于单波段同类型的传感器。同时，现有技术中的双波段传感器采集红外和可见光时只能分别采集不同视场角的光线，无法对同一个视场角入射的光线进行信号采集。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中的双波段传感器受单波段器件发展水平及集成的限制，很难实现对同一个视场角入射的光线进行信号采集，目的在于提供一种单像元红外和可见光双波段传感器及阵列，解决上述问题。本专利技术通过下述技术方案实现：一种单像元红外和可见光双波段传感器，包括上层感光组件、桥柱、可见光感光组件和硅衬底；所述上层感光组件通过所述桥柱安装于所述硅衬底上方，且所述可见光感光组件设置于所述硅衬底的上表面；所述上层感光组件上设置有透光通孔，且所述可见光感光组件位于所述透光通孔的正下方。本专利技术应用时，针对于现有技术中的缺陷，上层感光组件对红外波段的光线进行感光，而可见光感光组件对可见光波段的光线进行感光；当同一个视场角入射的光线到达本专利技术传感器位置时，一部分光线落在上层感光组件上，上层感光组件对红外波段的光线进行感光，而一部分光线穿过透光通孔落在可见光感光组件上，可见光感光组件对可见光波段的光线进行感光；由于本专利技术调整了传统红外传感器的结构作为上层感光组件，形成了一种带有开口的结构，从而充分利用单个像元的面积，实现对同一个视场角入射的光线进行可见光和红外信号进行采集，同时由于本专利技术的红外接收和可见光接收的接收部位相对靠近，并且可以理解为红外接收部分基本环绕于可见光接收部分，所以比起单独进行红外接收和可见光接收的传感器，在后续的图像处理中精度更高，红外和可见光两个波段的吸收率也都会更高。本专利技术可以实现可见光和红外双波段在单个像元的同时探测，目标信息更加丰富。同时，材料生长及器件制作工艺简单，有利于器件的焦平面化。进一步的，所述上层感光组件包括红外感光组件和桥腿；所述桥腿连接于所述红外感光组件的侧面，且所述桥腿通过所述桥柱安装于所述硅衬底上方；所述透光通孔设置于所述红外感光组件上。本专利技术应用时，桥腿为L型桥腿或者其他可以与红外感光组件及可见光感光组件形成谐振腔的任何结构。进一步的，所述红外感光组件由自上而下依次设置的顶层氮化硅、氧化钒薄膜和氮化硅支撑层组成。进一步的，所述顶层氮化硅的厚度为120nm～200nm；所述氧化钒薄膜的厚度为60nm～100nm；所述氮化硅支撑层的厚度为120nm～200nm。进一步的，所述桥腿为L型桥腿，且所述桥腿采用镍化铬。进一步的，所述硅衬底包括P型掺杂层和N型掺杂层；所述P型掺杂层设置于所述N型掺杂层上方，且所述桥柱安装于所述P型掺杂层。进一步的，所述可见光感光组件采用金属反射层；所述金属反射层设置于所述硅衬底的上表面。进一步的，所述金属反射层采用金、银、铝或铜，且所述金属反射层的厚度为00～500nm。一种单像元红外和可见光双波段传感器阵列，由多个权利要求1～8任意一项所述单像元红外和可见光双波段传感器组成形成阵列。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、本专利技术一种单像元红外和可见光双波段传感器及阵列，可以实现可见光和红外双波段在单个像元的同时探测，目标信息更加丰富。同时，材料生长及器件制作工艺简单，有利于器件的焦平面化；2、本专利技术一种单像元红外和可见光双波段传感器及阵列，比起单独进行红外接收和可见光接收的传感器，在后续的图像处理中精度更高，红外和可见光两个波段的吸收率也都会更高。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1为本专利技术双波段传感器三维模型结构示意图；图2为本专利技术双波段传感器二维结构示意图；图3为本专利技术双波段传感器俯视图；图4为本专利技术双波段传感器阵列化三维模型图；图5为本专利技术双波段传感器阵列化俯视图；图6为本专利技术双波段结构与传统结构红外波段吸收率对比图；图7为本专利技术双波段结构与传统结构可见光波段吸收率对比图。附图中标记及对应的零部件名称：1-上层感光组件，2-桥柱，3-可见光感光组件，4-硅衬底，11-红外感光组件，12-桥腿，13-透光通孔，14-顶层氮化硅，15-氧化钒薄膜，16-氮化硅支撑层，41-P型掺杂层，42-N型掺杂层。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。实施例如图1～3所示，本专利技术一种单像元红外和可见光双波段传感器，包括上层感光组件1、桥柱2、可见光感光组件3和硅衬底4；所述上层感光组件1通过所述桥柱2安装于所述硅衬底4上方，且所述可见光感光组件3设置于所述硅衬底4的上表面；所述上层感光组件1上设置有透光通孔13，且所述可见光感光组件3位于所述透光通孔13的正下方。本实施例实施时，针对于现有技术中的缺陷，上层感光组件对红外波段的光线进行感光，而可见光感光组件对可见光波段的光线进行感光；当同一个视场角入射的光线到达本专利技术传感器位置时，一部分光线落在上层感光组件上，上层感光组件对红外波段的光线进行感光，而一部分光线穿过透光通孔落在可见光感光组件上，可见光感光组件对可见光波段的光线进行感光；由于本专利技术调整了传统红外传感器的结构作为上层感光组件，形成了一种带有开口的结构，从而充分利用单个像元的面积，实现对同一个视场角入射的光线进行可见光和红外信号进行采集，同时由于本专利技术的红外接收和可见光接收的接收部位相对靠近，并且可以理解为红外接收部分基本环绕于可见光接收部分，所以比起单独进行红外接收和可见光接收的传感器，在后续的图像处理中精度更高，红外和可见光两个波段的吸收率也都会更高。本专利技术可以实现可见光和红外双波段在单个像元的同时探测，目标信息更加丰富。同时，材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单像元红外和可见光双波段传感器，其特征在于，包括上层感光组件(1)、桥柱(2)、可见光感光组件(3)和硅衬底(4)；所述上层感光组件(1)通过所述桥柱(2)安装于所述硅衬底(4)上方，且所述可见光感光组件(3)设置于所述硅衬底(4)的上表面；/n所述上层感光组件(1)上设置有透光通孔(13)，且所述可见光感光组件(3)位于所述透光通孔(13)的正下方。/n

【技术特征摘要】
1.一种单像元红外和可见光双波段传感器，其特征在于，包括上层感光组件(1)、桥柱(2)、可见光感光组件(3)和硅衬底(4)；所述上层感光组件(1)通过所述桥柱(2)安装于所述硅衬底(4)上方，且所述可见光感光组件(3)设置于所述硅衬底(4)的上表面；
所述上层感光组件(1)上设置有透光通孔(13)，且所述可见光感光组件(3)位于所述透光通孔(13)的正下方。


2.根据权利要求1所述的一种单像元红外和可见光双波段传感器，其特征在于，所述上层感光组件(1)包括红外感光组件(11)和桥腿(12)；所述桥腿(12)连接于所述红外感光组件(11)的侧面，且所述桥腿(12)通过所述桥柱(2)安装于所述硅衬底(4)上方；所述透光通孔(13)设置于所述红外感光组件(11)上。


3.根据权利要求2所述的一种单像元红外和可见光双波段传感器，其特征在于，所述红外感光组件(11)由自上而下依次设置的顶层氮化硅(14)、氧化钒薄膜(15)和氮化硅支撑层(16)组成。


4.根据权利要求3所述的一种单像元红外和可见光双波段传感器，其特征在于，所述顶层氮化硅(14)的厚度为120nm～...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕坚，邹灵乐，张逸，鲁竞原，阙隆成，周云，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51