红外探测器及其制备方法技术

本公开涉及一种红外探测器及其制备方法，红外探测器包括多个阵列排布的探测器像元，每个探测器像元包括电极层，电极层上设置有多个阵列排布的图案化镂空结构，图案化镂空结构呈开口圆环状；红外探测器的红外吸收谱段为3微米至30微米波段。通过本公开的技术方案，实现了红外探测器的宽谱吸收，大大提高了红外探测器对目标物体温度红外辐射能量的吸收率，进而使得红外探测器具有较高的探测灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
红外探测器及其制备方法
本公开涉及红外探测
，尤其涉及一种红外探测器及其制备方法。
技术介绍
非接触红外探测器例如包括非接触式测温传感器，其探测原理是红外探测器将待测目标物体发射的红外辐射信号转换成热信号，经过探测器敏感元件将热信号转变为电信号，再经过电路芯片将电信号进行处理输出。而红外探测器对红外辐射信号的吸收值作为红外探测器的初始信号十分重要，该信号值越大，红外探测器的灵敏度就越高，因此红外探测器对红外辐射的吸收率是评估红外探测器的性能极为重要的一项参数。目前非接触红外探测器，例如非接触式测温传感器吸收红外辐射的谱段几乎都在8微米至14微米波段，即红外吸收谱段多表现为8微米至14微米波段的高吸收率，该波段范围内的红外吸收只占目标总发射率的约37%左右，有极大一部分的红外辐射无法被红外探测器吸收，导致红外探测器的红外吸收率较差，红外探测器的灵敏度较差。
技术实现思路
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种红外探测器及其制备方法，实现了红外探测器的宽谱吸收，大大提高了红外探测器对目标物体温度红外辐射能量的吸收率，进而使得红外探测器具有较高的探测灵敏度。本公开实施例提供了一种红外探测器，包括：多个阵列排布的探测器像元，每个所述探测器像元包括电极层，所述电极层上设置有多个阵列排布的图案化镂空结构，所述图案化镂空结构呈开口圆环状；所述红外探测器的红外吸收谱段为3微米至30微米波段。可选地，所述电极层包括块状电极结构和梁状电极结构，所述块状电极结构与所述梁状电极结构电绝缘，所述图案化镂空结构设置于所述块状电极结构上；所述探测器像元还包括热敏层，所述块状电极结构与所述热敏层之间设置有隔离层。可选地，所述电极层包括第一块状电极结构和第二块状电极结构，以及第一梁状电极结构和第二梁状电极结构；所述第一块状电极结构与所述第一梁状电极结构连接，所述第二块状电极结构与所述第二梁状电极结构连接，所述第一块状电极结构与所述第二块状电极结构电绝缘；所述图案化镂空结构设置于所述第一块状电极结构和所述第二块状电极结构上。可选地，所述探测器像元包括：集成电路衬底以及位于所述集成电路衬底上依次设置的反射层、支撑层、热敏层和钝化层；所述电极层位于所述热敏层临近所述钝化层的一侧，或者所述电极层位于所述热敏层临近所述支撑层的一侧。可选地，所述反射层至所述钝化层之间的腔体构成谐振腔，所述谐振腔的高度大于等于1微米，小于等于2.5微米。可选地，所述电极层的厚度小于等于50纳米。可选地，开口圆环状的所述图案化镂空结构的圆环内径大于等于0.1微米，小于等于1微米，开口圆环状的所述图案化镂空结构的圆环外径大于等于0.3微米，小于等于2微米，开口圆环状的所述图案化镂空结构的开口尺寸大于等于0.1微米，小于等于1微米。可选地，所述探测器像元包括：集成电路衬底以及位于所述集成电路衬底上依次设置的支撑层、电极层和钝化层；所述探测器像元包括至少两个梁结构，每个所述梁结构分别连接吸收板和微桥柱；至少两个所述梁结构中，由所述吸收板向对应的所述微桥柱的梁路径中，交汇于同一节点的两条并行梁结构分别为第一半桥结构和第二半桥结构，所述第一半桥结构和所述第二半桥结构构成热对称结构；所述第一半桥结构包括支撑层、电极层和钝化层，所述第二半桥结构包括支撑层，所述热对称结构中的所述第一半桥结构的长度大于所述第二半桥结构的长度，所述热对称结构中的所述第一半桥结构与所述第二半桥结构的热导非平衡差值小于等于20%。本公开实施例还提供了一种红外探测器制备方法，用于制备如第一方面的红外探测器，红外探测器制备方法包括：形成整面的电极层；刻蚀所述电极层形成所述电极层中的块状图案和梁状图案，以及形成开口圆环状的所述图案化镂空结构。可选地，所述探测器制备方法具体包括：在集成电路衬底上依次形成反射层、牺牲层、支撑层和热敏层；在所述热敏层上形成整面的电极层；刻蚀所述电极层形成所述电极层中的块状图案和梁状图案，以及形成开口圆环状的所述图案化镂空结构；在所述电极层上形成钝化层；释放所述牺牲层；或者，所述探测器制备方法具体包括：在集成电路衬底上依次形成反射层、牺牲层和支撑层；在所述支撑层上形成整面的电极层；刻蚀所述电极层形成所述电极层中的块状图案和梁状图案，以及形成开口圆环状的所述图案化镂空结构；在所述电极层上一侧形成热敏层和钝化层；释放所述牺牲层。本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：本公开实施例设置红外探测器包括多个阵列排布的探测器像元，每个探测器像元包括电极层，电极层上设置有多个阵列排布的图案化镂空结构，图案化镂空结构呈开口圆环状，利用电极层上开口圆环状的图案化镂空结构形成的超材料层与微桥式探测器结构相结合，电极层上开口圆环状的图案化镂空结构形成的超材料层吸收的红外电磁波与微桥式探测器结构本身吸收的红外电磁波叠加，即电极层上开口圆环状的图案化镂空结构形成的超材料层的设置使得整个红外探测器吸收的红外电磁波信号的强度增加，从而提高了入射红外电磁波的吸收率，红外探测器的红外吸收谱段达到3微米至30微米波段，即使得红外探测器实现了3微米至30微米的宽谱超强吸收，使得探测器在3微米至30微米波段内有很好的吸收特性，大大提高了红外探测器对目标物体温度红外辐射能量的吸收率，进而使得红外探测器具有较高的探测灵敏度。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本公开实施例提供的一种红外探测器的立体结构示意图；图2为本公开实施例提供的一种探测器像元的立体结构示意图；图3为本公开实施例提供的一种探测器像元的立体结构分解图；图4为本公开实施例提供的一种红外探测器的吸收率仿真图；图5至图9为本公开实施例提供的探测器像元的立体结构分解图；图10为本公开实施例提供的另一种探测器像元的立体结构分解图；图11为本公开实施例提供的一种红外探测器制备方法的流程示意图；图12为本公开实施例提供的另一种探测器像元的立体结构示意图；图13为本公开实施例提供的一种探测器像元的局部俯视结构示意图；图14为本公开实施例提供的另一种探测器像元的立体分解示意图；图15为本公开实施例提供的另一种探测器像元的立体结构示意图；图16为本公开实施例提供的另一种探测器像元的立体结构示意图；图17为本公开实施例提供的另一种探测器像元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红外探测器，其特征在于，包括：/n多个阵列排布的探测器像元，每个所述探测器像元包括电极层，所述电极层上设置有多个阵列排布的图案化镂空结构，所述图案化镂空结构呈开口圆环状；/n所述红外探测器的红外吸收谱段为3微米至30微米波段。/n

【技术特征摘要】
1.一种红外探测器，其特征在于，包括：
多个阵列排布的探测器像元，每个所述探测器像元包括电极层，所述电极层上设置有多个阵列排布的图案化镂空结构，所述图案化镂空结构呈开口圆环状；
所述红外探测器的红外吸收谱段为3微米至30微米波段。


2.根据权利要求1所述的红外探测器，其特征在于，所述电极层包括块状电极结构和梁状电极结构，所述块状电极结构与所述梁状电极结构电绝缘，所述图案化镂空结构设置于所述块状电极结构上；
所述探测器像元还包括热敏层，所述块状电极结构与所述热敏层之间设置有隔离层。


3.根据权利要求1所述的红外探测器，其特征在于，所述电极层包括第一块状电极结构和第二块状电极结构，以及第一梁状电极结构和第二梁状电极结构；
所述第一块状电极结构与所述第一梁状电极结构连接，所述第二块状电极结构与所述第二梁状电极结构连接，所述第一块状电极结构与所述第二块状电极结构电绝缘；
所述图案化镂空结构设置于所述第一块状电极结构和所述第二块状电极结构上。


4.根据权利要求2或3所述的红外探测器，其特征在于，所述探测器像元包括：
集成电路衬底以及位于所述集成电路衬底上依次设置的反射层、支撑层、热敏层和钝化层；
所述电极层位于所述热敏层临近所述钝化层的一侧，或者所述电极层位于所述热敏层临近所述支撑层的一侧。


5.根据权利要求4所述的红外探测器，其特征在于，所述反射层至所述钝化层之间的腔体构成谐振腔，所述谐振腔的高度大于等于1微米，小于等于2.5微米。


6.根据权利要求1-3任一项所述的红外探测器，其特征在于，所述电极层的厚度小于等于50纳米。


7.根据权利要求1-3任一项所述的红外探测器，其特征在于，开口圆环状的所述图案化镂空结构的圆环内径大于等于0.1微米，小于等于1微米，开口圆环状的所述图案化镂空结构的圆环外径大于等于0.3微米，...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏斌，翟光杰，翟光强，
申请(专利权)人：北京北方高业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11