[发明专利]一种复合吸收层热释电红外探测器

说明书

本发明公开了一种复合吸收层热释电红外探测器，属于热释电探测器技术领域。本发明热释电红外探测器中吸收层由顶层至底层依次包括：钛金属层(1)、介质层(2)、镍铬合金层(3)、钽酸锂晶体层(4)和反射层(5)；所述镍铬合金层(3)沉积在钽酸锂晶体层(4)的顶面，所述反射层(5)沉积在钽酸锂晶体层(4)的底面，所述钛金属层(1)沉积在介质层(2)的顶面。本发明制备出的热释电红外探测器的复合吸收层与单一金属吸收层薄膜作热敏感层相比，本发明具有更好的表面致密性、高的吸收系数和较小的热损失，能够获取高性能热响应，利于制备出高精度热释电红外探测器。

技术领域

本发明涉及热释电探测器电子技术领域，具体涉及一种复合吸收层热释电红外探测器。

背景技术

热释电探测器是一种利用热释电材料的自发极化强度随温度而变化的效应制成的一种热敏型红外探测器。在恒定温度下，热释电材料的自发极化被体内的电荷和表面吸附电荷所中和。如果把热释电材料做成表面垂直于极化方向的平行薄片，当红外辐射入射到薄片表面时，薄片因吸收辐射而发生温度变化，热释电材料中偶极子之间的距离和链角发生变化，使极化强度发生变化。而中和电荷由于材料的电阻率高跟不上这一变化，其结果是薄片的两表面之间出现瞬态电压。若有外电阻跨接在两表面之间，电荷就通过外电路释放出来。电流的大小除与热释电系数成正比外，还与薄片的温度变化率成正比，可用来测量入射辐射的强弱。

热释电探测器包括光学系统、红外传感器单元、信号处理电路、输出控制装置；热释电红外探测器的性能主要由响应速度和敏感性表征，热释电探测器的光学系统的基本功能是将目标红外热能汇聚到热释电传感器表面，在一定波段范围内要想获得好的敏感性，就要求探测器的吸收层对红外线的吸收率高，同时为信号的后续处理奠定基础。因此，热释电红外探测器的吸收层设计受到了越来越多的重视。

在红外探测器技术领域中，降低反射率能使更多的红外光进入探测器内部，大大提高红外光的利用效率，使探测器具有更高的灵敏度；要增加吸收率，通常采用镀膜的方法，通过选择适当的材料、精确控制膜厚、提高膜层的质量等参数来降低反射率。但在实际应用中热释电红外探测器的吸收层的制备还存在制作工艺复杂、制备成本高等问题。因此，制备吸收效率高，制作方法简单而且价格低廉的吸收层具有很高的现实意义。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种复合吸收层热释电红外探测器。

本发明的的技术方案如下：

一种复合吸收层热释电红外探测器，其红外传感器单元中的吸收层为复合层结构，由顶层至底层依次包括：钛金属层、介质层、镍铬合金层、钽酸锂晶体层和反射层；所述镍铬合金层沉积在钽酸锂晶体层的顶面，所述反射层沉积在钽酸锂晶体层的底面，所述钛金属层沉积在介质层的顶面。

本发明复合吸收层热释电红外探测器，其所述介质层的材料为氮化硅。

本发明复合吸收层热释电红外探测器，其所述反射层为在红外波段具有高反射率的金属薄层，

本发明复合吸收层热释电红外探测器，其所述钛金属层、介质层和反射层构成谐振腔。

本发明中，各结构层的制备可以采用任何合适的沉积技术，本发明通过射频磁控溅射法进行沉积，所制备结构层具有厚度可控，镀膜层致密、均匀，使用范围广泛等优势。

本发明中，所述反射层材料优选为镍铬合金。

本发明中，所述钛金属层的厚度可以是任何适合的厚度。优选地，钛金属层的厚度为10纳米，此钛金属层厚度的热释电红外探测器相较于其他厚度的钛金属层性能最优。

本发明中，所述介质层的厚度可以是任何适合的厚度。优选地，介质层的厚度为30纳米，此介质层厚度的热释电红外探测器相较于其他厚度的介质层性能最优。