【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于红外及可见光探测与成像，具体涉及一种基于氧化钒的同质异构双波段传感器及其像元阵列。
技术介绍
1、伴随光电探测器材料、器件工艺等技术的不断革新与发展，红外及可见光传感器技术均迎来蓬勃发展。红外光电探测技术通常工作在无源被动的传感模式，具有作用距离远、抗干扰性好、全天时工作等优点，在航天遥感、军事装备、天文探测等领域均广泛应用，其成像具有高对比度特点，能够显著区分辐射目标与背景，但背景细节信息较少。目前最常见的可见光探测以其直观、清晰、易于判读且符合人眼视觉特性的成像特点，被广泛应用于电子产品、安防监控及工业测量等各个方面，相比红外探测成像，可见光探测成像细节信息丰富，但目标与背景间的对比度不高。因此，单一传感器探测成像，存在信息量少或对比度较低等问题，而现有双波段传感器采用两种不同的材料进行双波段探测，其红外光采用基于氧化钒的微测辐射热计，可见光采用硅基的pn结，这就会使器件在制备时的工艺十分复杂，成本较高难以取得实际的应用。
技术实现思路
1、为了解决单一传感器探测信息量少、双波段传感器制作工艺复杂、成本高等问题，本专利技术提供了一种基于氧化钒的同质异构双波段传感器及其像元阵列，本专利技术提供的像元阵列可同时在两个波段获取场景及目标信息，实现信息互补，提升探测成像的视觉质量，便于实现双波段传感器的大规模应用。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、一种基于氧化钒的同质异构双波段传感器及其像元阵列，所述像元阵列包括由若干红外感光组件和若干可
4、所述感光阵列中红外感光组件和可见光感光组件交错排列；所述红外感光组件采用基于氧化钒的微测辐射热计结构进行红外波段的探测，同时所述可见光感光组件采用基于氧化钒的类微测辐射热计结构进行可见光波段的探测；
5、还包括在所述感光阵列一侧设置的由若干红外盲元和若干可见光盲元构成的盲元列，所述盲元列中红外盲元和可见光盲元相间排列。
6、相较于单波段传感器存在探测信息量少、对比度较低，且现有双波段传感器存在制作工艺复杂、成本高等问题，本专利技术提出的基于氧化钒的同质异构双波段传感器及其像元阵列，可实现可见光和红外双波段的同时探测，目标信息包含红外热辐射信息和可见光细节信息，实现信息互补，具有较高对比度，且细节信息风险，成像质量高；且本专利技术提出的同质异构双波段传感器及其像元阵列所涉及的材料生长及器件制作工艺简单，有利于器件的焦平面化，降低了制作成本。同时本专利技术的像元阵列中红外感光单元和可见光感光单元具有高度的周期性和对称性，提高了双波段探测精度，并通过探测像元合理的排布方式能够降低串扰，盲元列设置能够消除器件暗电流，同时降低非均匀性，提升成像质量。
7、作为优选实施方式，本专利技术的红外感光组件包括红外感光单元、桥腿、第一桥墩和金属反射层；
8、所述红外感光单元通过桥腿和第一桥墩电连接，并通过第一桥墩安装在硅衬底上，所述金属反射层设置在所述硅衬底的上表面且位于所述红外感光单元的正下方。本专利技术的红外感光单元采用微测辐射热计结构，通过谐振腔结构以及金属反射膜可以增强红外吸收，实现较高的红外吸收率。
9、作为优选实施方式，本专利技术的红外感光单元为从上至下依次设置的第一钝化层、第一氧化钒薄膜和第一支撑层构成的复合吸收膜结构；
10、所述第一钝化层和第一支撑层采用氮化硅。
11、作为优选实施方式，本专利技术的桥腿采用l型桥腿或s型桥腿；
12、所述桥腿采用镍化铬。
13、作为优选实施方式，本专利技术的金属反射层采用金、银、铜或铝；
14、所述第一桥墩的高度为1.5～2.5μm；所述金属反射层的厚度为50～500nm。
15、作为优选实施方式，本专利技术的可见光感光组件包括可见光感光单元、第二桥墩和牺牲层；
16、所述可见光感光单元通过第二桥墩置于硅衬底上，所述牺牲层设置于所述可见光感光单元与硅衬底之间，且紧贴所述可见光感光单元下表面和硅衬底上表面设置；
17、所述可见光感光组件的硅衬底下方设置tec制冷片。本专利技术的可见光感光组件通过在硅衬底下方设置tec制冷片，消除外部及单元器件本身产生的热效应，保证响应过程中仅存在光电效应，保证可将光波段探测的可靠性。
18、作为优选实施方式，本专利技术的可见光感光单元为从上至下依次设置的第二钝化层、第二氧化钒薄膜和第二支撑层构成的复合吸收膜结构；
19、其中，所述第二钝化层和第二支撑层采用氮化硅。
20、作为优选实施方式，本专利技术的牺牲层采用聚酰亚胺，所述牺牲层的厚度为1.5～2.5μm；
21、所述第二桥墩的高度为1.5～2.5μm。
22、作为优选实施方式，本专利技术的第一钝化层或第二钝化层的厚度为120nm～200nm；所述第一氧化钒薄膜或第二氧化钒薄膜的厚度为60nm～100nm；所述第一支撑层或第二支撑层的厚度为120nm～200nm。
23、另一方面，本专利技术提出了一种基于氧化钒的同质异构双波段传感器，所述同质异构双波段传感器采用本专利技术所述的像元阵列同时探测可见光波段和红外波段，并分别设置红外读出电路和可见光读出电路对红外探测信息和可将光探测信息进行读出。
24、本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
25、1、本专利技术提出的同质异构双波段传感器及其像元阵列，采用基于氧化钒的微测辐射热计结构以及类微测辐射热计结构，可以实现可见光和红外双波段的同时探测，目标信息更加丰富，解决单一传感器缺少细节信息、对比度较低等问题；同时像元阵列红外感光单元与可见光感光单元具有高度的周期性和对称性，提高了双波段探测的精度，且探测像元合理的排布方式能够降低串扰，盲元列的设置能够消除器件暗电流，保证双波段响应的准确性及稳定性，提高了成像质量；
26、2、与传统的基于不同材料的双波段传感器相比，本专利技术提出的基于氧化钒的同质异构双波段传感器及其像元阵列，极大的简化了工艺上的复杂性，且所涉及的材料生长及器件制作工艺成熟，有利于器件的焦平面化，降低双波段探测器制造成本并实现器件大规模生产应用；
27、3、本专利技术还通过在红外感光单元下方设置反射层，对透过复合吸收膜结构的红外辐射信号进行反射，以增强红外吸收，提高红外感光单元的后红外吸收率；同时本专利技术通过在可见光感光单元下方设置tec制冷片，消除可见光感光单元感光过程中的热效应，保证光电效率的无干扰进行。
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1.一种基于氧化钒的同质异构双波段传感器像元阵列，其特征在于，所述像元阵列包括由若干红外感光组件和若干可见光感光组件按矩阵方式排列形成的感光阵列；
2.根据权利要求1所述的一种基于氧化钒的同质异构双波段传感器像元阵列，其特征在于，所述红外感光组件包括红外感光单元、桥腿、第一桥墩和金属反射层；
3.根据权利要求2所述的一种基于氧化钒的同质异构双波段传感器像元阵列，其特征在于，所述红外感光单元为从上至下依次设置的第一钝化层、第一氧化钒薄膜和第一支撑层构成的复合吸收膜结构；
4.根据权利要求2所述的一种基于氧化钒的同质异构双波段传感器像元阵列，其特征在于，所述桥腿采用L型桥腿或S型桥腿；
5.根据权利要求2所述的一种基于氧化钒的同质异构双波段传感器像元阵列，其特征在于，所述金属反射层采用金、银、铜或铝；
6.根据权利要求1所述的一种基于氧化钒的同质异构双波段传感器像元阵列，其特征在于，所述可见光感光组件包括可见光感光单元、第二桥墩和牺牲层；
7.根据权利要求6所述的一种基于氧化钒的同质异构双波段传感器像元阵列，其特
8.根据权利要求6所述的一种基于氧化钒的同质异构双波段传感器像元阵列，其特征在于，所述牺牲层采用聚酰亚胺，所述牺牲层的厚度为1.5～2.5μm；
9.根据权利要求3或7所述的一种基于氧化钒的同质异构双波段传感器像元阵列，其特征在于，所述第一钝化层或第二钝化层的厚度为120nm～200nm；所述第一氧化钒薄膜或第二氧化钒薄膜的厚度为60nm～100nm；所述第一支撑层或第二支撑层的厚度为120nm～200nm。
10.一种基于氧化钒的同质异构双波段传感器，其特征在于，所述同质异构双波段传感器采用权利要求1-9任一项所述的像元阵列同时探测可见光波段和红外波段，并分别设置红外读出电路和可见光读出电路对红外探测信息和可将光探测信息进行读出。
...【技术特征摘要】
1.一种基于氧化钒的同质异构双波段传感器像元阵列，其特征在于，所述像元阵列包括由若干红外感光组件和若干可见光感光组件按矩阵方式排列形成的感光阵列；
2.根据权利要求1所述的一种基于氧化钒的同质异构双波段传感器像元阵列，其特征在于，所述红外感光组件包括红外感光单元、桥腿、第一桥墩和金属反射层；
3.根据权利要求2所述的一种基于氧化钒的同质异构双波段传感器像元阵列，其特征在于，所述红外感光单元为从上至下依次设置的第一钝化层、第一氧化钒薄膜和第一支撑层构成的复合吸收膜结构；
4.根据权利要求2所述的一种基于氧化钒的同质异构双波段传感器像元阵列，其特征在于，所述桥腿采用l型桥腿或s型桥腿；
5.根据权利要求2所述的一种基于氧化钒的同质异构双波段传感器像元阵列，其特征在于，所述金属反射层采用金、银、铜或铝；
6.根据权利要求1所述的一种基于氧化钒的同质异构双波段传感器像元阵列，其特征在于，所述可见光感光组件包括可见光感光单元、第...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕坚，孙唯壹，赵琳通，和顺隆，阙隆成，张连东，周云，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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