【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及传感器，尤其涉及一种基于压电薄膜调制的mems红外光源组件及检测装置。
技术介绍
1、红外检测是一项拥有广泛应用前景和巨大市场潜力的重要技术，尤其在气体检测领域得到了广泛应用。红外气体检测技术由于其精度高、响应快和选择性高等特点，备受关注和研究。在红外气体检测技术中，红外光源作为核心零部件在很大程度上影响器件尺寸、功耗、检测分辨率和检测极值等多个方面的性能，其中光源的调制特性严重影响检测的准确性和灵敏度。
2、一般地，采用微型灯泡光源加机械斩波轮装置实现的调制模式已经很难满足目前的技术需求，现有的装置结构同时存在器件体积大、集成度低等劣势。目前通过设计合适的薄膜结构和选择低热质量的材料，再结合工艺加工制备mems红外光源来增加调制频率；这类光源通常采用封闭式或悬浮式薄膜结构，选择金属或半导体薄膜作为发热电极，加工得到可调制的红外辐射光源；当前技术方法中的这类红外光源虽然在调制频率和深度上得到一定提高，但薄膜结构与辐射性能的稳定性往往并不理想。因此，现有技术中的薄膜结构红外光源存在应用稳定性较差的问题。
技术实现思路
1、本专利技术所提供的一种基于压电薄膜调制的mems红外光源组件及检测装置，旨在解决现有技术中的薄膜结构红外光源所存在的应用稳定性较差的问题。
2、第一方面，本专利技术公开了一种基于压电薄膜调制的mems红外光源组件，包括硅衬底、支撑层、第一金属层、压电材料层、第二金属层、隔离层、发热材料层、绝缘层、红外辐射材料层、压电电极及发热电
3、所述硅衬底中央设有衬底通孔，支撑层覆盖设置于所述硅衬底的上层，所述支撑层中一侧边向所述衬底通孔进行凸出延伸形成凸出支撑部；
4、所述第一金属层为t形结构，所述第一金属层覆盖于所述支撑层延伸所述凸出支撑部的一侧边及所述凸出支撑部上；
5、所述第一金属层上依次覆盖设置所述压电材料层、所述第二金属层、所述隔离层、所述发热材料层、所述绝缘层及所述红外辐射材料层；
6、所述第一金属层、所述压电材料层、所述第二金属层及所述隔离层对所述凸出支撑部的覆盖宽度均与所述凸出支撑部的宽度相等，所述发热材料层、所述绝缘层及所述红外辐射材料层对所述凸出支撑部的覆盖宽度不大于所述凸出支撑部的宽度；
7、两个第一开孔及两个第二开孔设置于与所述支撑层延伸所述凸出支撑部的一侧边对应的位置；所述第一开孔由所述发热材料层、所述绝缘层及所述红外辐射材料层依次贯穿形成；所述第二开孔由所述第一金属层、所述压电材料层、所述第二金属层、所述隔离层、所述发热材料层、所述绝缘层及所述红外辐射材料层依次贯穿形成；
8、两个所述第一开孔内分别设置一个所述发热电极，两个所述发热电极分别与所述发热材料层的两侧进行电连接；两个所述第二开孔内分别设置一个所述压电电极，两个所述压电电极分别与所述第一金属层及所述第二金属层进行电连接；
9、一个所述凸出支撑部及其上层对应设置的所述第一金属层、所述压电材料层、所述第二金属层、所述隔离层、所述发热材料层、所述绝缘层、所述红外辐射材料层、所述压电电极及所述发热电极组合为一个光源单元，所述硅衬底上对应设置一个或多个所述光源单元。
10、所述的基于压电薄膜调制的mems红外光源组件，其中，所述凸出支撑部的下端面还设有附属红外辐射材料层。
11、所述的基于压电薄膜调制的mems红外光源组件，其中，所述凸出支撑部的下端面还依次设有附属发热材料层、附属绝缘层及附属红外辐射材料层。
12、所述的基于压电薄膜调制的mems红外光源组件，其中，所述硅衬底上设置有多个所述光源单元，所述光源单元呈矩阵式排列以组合为光源阵列结构；所述光源阵列结构内包含的光源单元的数量为n×m，n为光源单元的列数，n为1或2，m为同一列光源单元的并排设置数量，m为不小于1的整数。
13、所述的基于压电薄膜调制的mems红外光源组件，其中，所述硅衬底为单晶硅或soi硅片；
14、所述支撑层为单层低应力sio2层、si3n4层或富硅sinx材料层，或者是，所述支撑层为由sio2层、si3n4层或富硅sinx材料层组合形成的复合型支撑膜层；
15、所述隔离层为单层低应力sio2层、si3n4层或富硅sinx材料层，或者是，所述隔离层为由sio2层、si3n4层或富硅sinx材料层组合形成的复合型隔离膜层；
16、所述绝缘层为单层低应力sio2层、si3n4层或富硅sinx材料层，或者是，所述绝缘层为由sio2层、si3n4层或富硅sinx材料层组合形成的复合型绝缘膜层。
17、所述的基于压电薄膜调制的mems红外光源组件，其中，所述第一金属层及所述第二金属层均为pt、au、cu、mo、ti中的一种材料形成的金属层或多种金属材料组合形成的金属层。
18、所述的基于压电薄膜调制的mems红外光源组件，其中，所述发热材料层为pt、多晶硅、w、mo、ni、tin、sic中的一种材料形成的材料层。
19、所述的基于压电薄膜调制的mems红外光源组件，其中，所述红外辐射材料层为非晶碳层、纳米黑硅层、sic薄膜层，或ni3+、cr3+掺杂fe2o3及mn2o3的材料层。
20、第二方面，本专利技术公开了一种检测装置，其中，所述检测装置用于气体检测，检测装置包括长条状的气室及如上述第一方面所述的基于压电薄膜调制的mems红外光源组件；
21、所述mems红外光源组件设置于所述气室的中段以对所述气室进行分隔形成第一气室及第二气室；
22、所述第一气室及所述第二气室靠近所述mems红外光源组件一端的侧壁上均设有进气口，所述第一气室及所述第二气室远离所述mems红外光源组件一端的侧壁上均设有出气口；
23、所述第一气室的末端及所述第二气室的末端均设有对末端进行封闭的控制板；所述控制板朝向所述mems红外光源组件的一侧面设有窄带滤光片；所述窄带滤光片与对应的控制板之间设有红外探测器；所述控制板远离所述mems红外光源组件的一侧面设有与所述红外探测器进行电连接的引脚。
24、第三方面，本专利技术还公开了一种检测装置，其中，所述检测装置用于气体检测，检测装置包括气室及如上述第一方面所述的基于压电薄膜调制的mems红外光源组件；
25、所述mems红外光源组件设置于所述气室的中段，所述气室包括以所述mems红外光源组件为起点向外呈辐条状延伸形成的多个子气室；所述mems红外光源组件左右两侧的子气室对称设置，所述子气室的数量大于2个；
26、各所述子气室靠近所述mems红外光源组件一端的侧壁上均设有进气口，各所述子气室远离所述mems红外光源组件一端的侧壁上均设有出气口；
27、各所述子气室的末端均设有对末端进行封闭的控制板；所述控制板朝向所述mems红外光源组件的一侧面设有窄带滤光片；各所述窄带滤光片与对应的控制板之间设有红外探测器；所述控制板远本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于压电薄膜调制的MEMS红外光源组件，其特征在于，包括硅衬底、支撑层、第一金属层、压电材料层、第二金属层、隔离层、发热材料层、绝缘层、红外辐射材料层、压电电极及发热电极；
2.根据权利要求1所述的基于压电薄膜调制的MEMS红外光源组件，其特征在于，所述凸出支撑部的下端面还设有附属红外辐射材料层。
3.根据权利要求2所述的基于压电薄膜调制的MEMS红外光源组件，其特征在于，所述凸出支撑部的下端面还依次设有附属发热材料层、附属绝缘层及附属红外辐射材料层。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于压电薄膜调制的MEMS红外光源组件，其特征在于，所述硅衬底上设置有多个所述光源单元，所述光源单元呈矩阵式排列以组合为光源阵列结构；所述光源阵列结构内包含的光源单元的数量为n×m，n为光源单元的列数，n为1或2，m为同一列光源单元的并排设置数量，m为不小于1的整数。
5.根据权利要求4所述的基于压电薄膜调制的MEMS红外光源组件，其特征在于，所述硅衬底为单晶硅或SOI硅片；
6.根据权利要求4所述的基于压电薄膜调制的MEMS红外
7.根据权利要求4所述的基于压电薄膜调制的MEMS红外光源组件，其特征在于，所述发热材料层为Pt、多晶硅、W、Mo、Ni、TiN、SiC中的一种材料形成的材料层。
8.根据权利要求4所述的基于压电薄膜调制的MEMS红外光源组件，其特征在于，所述红外辐射材料层为非晶碳层、纳米黑硅层、SiC薄膜层，或Ni3+、Cr3+掺杂Fe2O3及Mn2O3的材料层。
9.一种检测装置，其特征在于，所述检测装置用于气体检测，所述检测装置包括长条状的气室及如权利要求1-8任一项所述的基于压电薄膜调制的MEMS红外光源组件；
10.一种检测装置，其特征在于，所述检测装置用于气体检测，所述检测装置包括气室及如权利要求1-8任一项所述的基于压电薄膜调制的MEMS红外光源组件；
...【技术特征摘要】
1.一种基于压电薄膜调制的mems红外光源组件，其特征在于，包括硅衬底、支撑层、第一金属层、压电材料层、第二金属层、隔离层、发热材料层、绝缘层、红外辐射材料层、压电电极及发热电极；
2.根据权利要求1所述的基于压电薄膜调制的mems红外光源组件，其特征在于，所述凸出支撑部的下端面还设有附属红外辐射材料层。
3.根据权利要求2所述的基于压电薄膜调制的mems红外光源组件，其特征在于，所述凸出支撑部的下端面还依次设有附属发热材料层、附属绝缘层及附属红外辐射材料层。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于压电薄膜调制的mems红外光源组件，其特征在于，所述硅衬底上设置有多个所述光源单元，所述光源单元呈矩阵式排列以组合为光源阵列结构；所述光源阵列结构内包含的光源单元的数量为n×m，n为光源单元的列数，n为1或2，m为同一列光源单元的并排设置数量，m为不小于1的整数。
5.根据权利要求4所述的基于压电薄膜调制的mems红外光源组件，其特征在于，所述硅衬底为单晶硅或soi硅...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓敏，武斌，
申请(专利权)人：深圳市美思先端电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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