一种微测辐射热计、制作方法及红外探测器技术

本发明专利技术公开一种微测辐射热计、制作方法及红外探测器，涉及红外探测技术领域，以解决现有微桥结构的热敏感有效探测面积比较小，且桥腿力学结构不稳定的问题。所述微测辐射热计、制作方法及红外探测器包括：衬底、热敏探测层以及两个桥腿。所述微测辐射热计还包括形成在所述热敏探测层的至少一个表面的二维材料层，所述桥腿包括绝缘芯层以及包裹所述绝缘芯层的导电层。所述制作方法用于制作微测辐射热计。本发明专利技术提供的微测辐射热计用于红外探测。本发明专利技术提供的微测辐射热计用于红外探测。本发明专利技术提供的微测辐射热计用于红外探测。

【技术实现步骤摘要】
一种微测辐射热计、制作方法及红外探测器


[0001]本专利技术涉及一种微测辐射热计，尤其涉及一种微测辐射热计、制作方法及红外探测器。

技术介绍

[0002]微测辐射热计型非制冷红外探测器数十年来都是大力研究和发展的主题，微测辐射热计型非制冷红外探测器以其易携带、性能卓越、成本低廉等优点，具有广泛的军事和民用前景。
[0003]目前，微测辐射热计大多采用传统单牺牲层微桥结构，而在单牺牲层微桥结构的热敏感有效探测面积比较小，且桥腿力学结构不稳定。近年来有提出多层结构的微测辐射热计，使得这些问题得到缓解，但是多层结构的制作工艺复杂，力学性能并不能得到有效的改善。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种微测辐射热计、制作方法及红外探测器，以使得微测辐射热计的像元中心的热敏感有效探测区域所占比例增大的同时，改善桥腿的力学性能，从而保证微测辐射热计具有良好的结构稳定性和红外吸收性能。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种微测辐射热计，包括：一种微测辐射热计，包括：衬底、热敏探测层以及两个桥腿，两个所述桥腿均形成在所述衬底与所述热敏探测层之间，所述衬底与所述热敏探测层之间形成谐振腔；其中，所述微测辐射热计还包括形成在所述热敏探测层的至少一个表面的二维材料层，所述桥腿包括绝缘芯层以及包裹所述绝缘芯层的导电层。
[0006]与现有技术相比，本专利技术提供的微测辐射热计中，两个桥腿均形成在衬底与热敏探测层之间，使得桥腿不占据热敏探测层吸收面，从而增大微测辐射热的红外吸收面积，提供吸收更多的红外光。在此基础上，热敏探测层的至少一个表面形成有二维材料层，因此，当利用微测辐射热计进行红外光探测时，可以利用原有的热敏探测层和二维材料层同时进行红外吸收，进而保证热敏探测层有较高的灵敏度，使得微测辐射热计具有良好的探测效果。另外，本专利技术提供的微测辐射热计中，桥腿包括绝缘芯层以及包裹所述绝缘芯层的导电层，绝缘芯层所形成的桥腿外形成导电层，双膜层结构使得桥腿的力学性能更加稳定，并且覆盖于绝缘芯层的导电层也可直接用于传输电信号。
[0007]本专利技术还提供了一种本专利技术技术方案的微测辐射热计的制作方法，包括：提供一衬底；在所述衬底的上方形成两个绝缘芯层；在两个所述绝缘芯层上形成热敏探测层，所述衬底与所述热敏探测层之间形成谐振腔；在所述热敏探测层的至少一个表面形成二维材料层；
在每个所述绝缘芯层上形成包裹所述绝缘芯层的导电层。
[0008]与现有技术相比，本专利技术提供的微测辐射热计的制作方法具有的有益效果与上述技术方案提供的微测辐射热计的有益效果相同，在此不做赘述。
[0009]本专利技术还提供一种红外探测器，包括上述方案提供的微测辐射热计。
[0010]与现有技术相比，本专利技术提供的红外探测器具有的有益效果与上述技术方案提供的微测辐射热计的有益效果相同，在此不做赘述。
附图说明
[0011]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了现有技术中单层微桥结构微测辐射热计的结构示意图；图2示出了现有技术中微测辐射热计的双层结构示意图；图3A~图3C示出了本专利技术实施例提供的三种微测辐射热计的剖视结构示意图；图3D示出了本专利技术实施例提供的单层微桥微测辐射热计的结构示意图；图4A~图4P示出了本专利技术示例性实施例的微测辐射热计在不同制作阶段的结构状态示意图；图5为本专利技术实施例中沉积电极所使用的掩膜版的结构示意图；图6为本专利技术实施例中刻蚀电极位置所使用的掩膜版的结构示意图。
具体实施方式
[0012]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0013]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
[0014]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
[0015]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0016]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0017]微测辐射热计是一种电阻型热传感器，其工作原理是吸收目标物体发出的红外辐射，在引起热敏材料发生温度变化时，热敏材料的电阻也将发生变化，在外加偏置的作用下产生相应的电学信号输出，然后还原成图像信息。
[0018]图1示出了现有技术中单层微桥结构微测辐射热计的结构示意图。如图1所示，单层结构100包括衬底101以及设在衬底上方的微桥结构。
[0019]如图1所示，微桥结构的桥面具有热敏探测层102和两个延伸至衬底上的桥腿103。热敏探测层102为微测辐射热计100的像元。
[0020]如图1所示，当微测辐射热计100工作时，被测物体释放红外光，热敏探测层102吸收红外光，进而改变热敏探测层的102阻值，热敏探测层102其为三明治结构，包括两个红外吸收层以及位于两个红外吸收层之间的热敏层。该微测辐射热计100有两个桥腿103形成于衬底之上，该桥腿103由被SiO2所包裹的铝柱支撑。若通过引线给该微测辐射热计100施加偏置电压，在该偏置电压的作用下会产生相应的电学信号输出，从而使得外部处理电路能够探测到相应电阻变化引起的微弱电流变化，从而达到红外探测的目的。
[0021]当热敏探测层的红外吸收层吸收红外辐射时，吸收的红外能量使得微桥结构的桥面温度升高，使得热敏层的电阻发生变化。此时在该辐射热计上加上偏置电压，就可以产生相应的电压信号输出。在传统的单层微桥结构中，其中单层结构中桥腿的存在占用了像元中心的有效热敏感探测面积，而桥腿长度和宽度与热敏感有效探测面积的不匹配将影响器件的性能，从而使探测效率下降。
[0022]图2示出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微测辐射热计，其特征在于，包括：衬底、热敏探测层以及两个桥腿，两个所述桥腿均形成在所述衬底与所述热敏探测层之间，所述衬底与所述热敏探测层之间形成谐振腔；其中，所述微测辐射热计还包括形成在所述热敏探测层的至少一个表面的二维材料层，所述桥腿包括绝缘芯层以及包裹所述绝缘芯层的导电层。2.根据权利要求1所述的微测辐射热计，其特征在于，所述热敏探测层的向光面形成有第一二维材料层，所述热敏探测层朝向所述谐振腔的表面形成有第二二维材料层。3.根据权利要求2所述的微测辐射热计，其特征在于，所述第一二维材料层的厚度大于所述第二二维材料层的厚度；和/或，所述第一二维材料层的厚度为80nm~120nm，所述第二二维材料层的厚度为10nm~50nm。4.根据权利要求2所述的微测辐射热计，其特征在于，所述第一二维材料层的材质与所述第二二维材料层的材质相同或不同。5.根据权利要求1所述的微测辐射热计，其特征在于，所述导电层为导电金属层或二维材料导电层，所述导电层的厚度小于或等于1nm。6.根据权利要求1~5任一项所述的微测辐射热计，其特征在于，所述绝缘芯层的材质为无机绝缘材料；和/或，所述二维材料的材质包括二维石墨烯、二维二硫化钼以及二维过渡金属碳化物中的至少一种。7.根据权利要求1~5任一项所述的微测辐射热计，其特征在于，所述热敏探测层包括两层红外吸收层以及位于两层所述红外吸收层之间的热敏薄膜；所述二维材料层形成在两层所述红外吸收层中的至少一层，所述二维材料层的红外吸收能力大于所述红外吸收层的红外吸收能力；所述微测辐射热计还包括分别与所述导电层接触的第一电极和第二电极，所述第一电极形成于所述衬底上，所述第二电极形成于所述桥腿朝向所述谐振腔的表面，所述第二电极与所述热敏薄膜接触。8.根据权利要求7所述的微测辐射热计，其特征在于，所述微测辐射热计还包括接口电路层和保护层；所述接口电路层形成在所述衬底上，所述保护层形成在所述接口电路背离所述衬底的表面，所述第一电极形成在所述接口电路的接口上，所述第一电极位于所述保护层中，所述第一电极与所述绝缘芯层接触。9.一种微测辐射热计的制作方法，其特征在于，包括：提供一衬底；在所述衬底的上方形成两个绝缘芯层；在两个所述绝缘芯层上形成热敏探测层，所述衬底与所述热敏探测层之间形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子栋，王清坤，辛宏伟，孔庆凯，
申请(专利权)人：北京中科海芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：