[发明专利]一种热电堆红外探测器

说明书

一种热电堆红外探测器，其特征在于，所述探测器包括单晶硅、复合膜层、热电偶层、绝缘介质层、金属图形层、红外吸收层和高反射散热层；所述复合膜层生长在单晶硅层的上表面，所述热电偶层生长在复合膜层的上面，所述热电偶层由串联的热电偶组成，热电偶材料由重掺杂N型多晶硅与重掺杂P型多晶硅经过结对连接而形成，所述绝缘介质层生长在热电偶层上面，所述金属图形层，形成于所述绝缘介质层上，所述红外吸收层生长在热电堆的热端的上表面，所述高反射散热层生长在热电堆层的冷端的上表面，所述红外探测器的底部设有凹槽，形成隔热腔体。

技术领域

本发明涉及红外探测器领域，尤其涉及一种用于热电堆红外探测器。

背景技术

随着物联网技术的发展，人们生活质量的提升，红外探测器的应用前景越来越广泛，在热红外探测器中红外热电堆红外探测器由于高灵敏度，低制造成本，占了一定的市场地位。其工作原理是温差电效应，当组成热电偶的两种不同材料构成闭合回路时，两节点之间如果存在温差，就会在环路中产生电压。现有的MEMS热电堆红外探测器尺寸由于需要保持热电偶的足够的长度，以取得两个节点间或者串联起来之后有足够高的电压，所以灵敏度受限，难以进一步缩小，因此生产成本难以降低。

发明内容

在为了克服现有技术的不足，本发明采用了在热电偶的热端的红外辐射接收区增加高吸收率的红外吸收层和在冷端上增加高反射散热层的方式，提高热电偶冷端与热端的温差，以提高感应电压输出，从而提高了器件灵敏度。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种用于MEMS热电堆的红外探测器，包括单晶硅、复合膜层、热电偶层、绝缘介质层、金属图形层、红外吸收层和高反射散热层等。

所述复合膜层生长在单晶硅层的上表面，所述热电偶层生长在复合膜层的上面，所述热电偶层由串联的热电偶组成，热电偶材料由重掺杂N型多晶硅与重掺杂P型多晶硅经过结对连接而形成，N型多晶硅与重掺杂P型中间通过铝连接，所述绝缘介质层生长在热电偶层上面，所述金属图形层，形成于所述绝缘介质层上，包括电极及引线等，以将所述p型多晶硅及N型多晶硅电阻块连接形成热电堆，并在中间通过光刻等工艺穿过绝缘层与多晶硅等连接，热电堆层冷端与热端在金属图形层用铝电极与外界连接，所述红外吸收层生长在热电堆的热端的上表面，所述高反射散热层生长在热电堆层的冷端的上表面，所述红外探测器的底部设有凹槽，形成隔热腔体，所述隔热腔体贯穿单晶硅，将复合膜层暴露出，热电堆层局部位于隔热腔中。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明采用金属纳米材料增强红外吸收，可以以较小面积达到较高的灵敏度，降低器件面积，降低成本并减小器件的响应时间，同时增大热电堆热端和冷端的温差，从而利于实现更精确测量。

附图说明

图1为本公开的红外探测器的结构示意图；

图中1为单晶硅、2为复合膜层、3为热电偶层、4为绝缘介质层、5为金属图形层、6为红外吸收层，7为高反射散热层，8为凹槽隔热腔，其中3-1为热电偶的重掺杂P型多晶硅，3-2为热电偶的重掺杂N型多晶硅。

图2为本发明一个实例的热电偶层的结构示意图，其中3-1为热电偶的重掺杂P型多晶硅，3-2为热电偶的重掺杂N型多晶硅，5为金属图形层引线及电极。

图3为本发明一个实例的热电偶层的结构示意图，采用两对热电偶，并具有与图2不同的形状以改变其效果，其中3-1为热电偶的重掺杂P型多晶硅，3-2为热电偶的重掺杂N型多晶硅，5为金属图形层引线及电极。

图4为本发明的红外探测器的一个实施例红外吸收层和高反射散热层的示意图，其中热电偶层采用的是图2实例的结构，其中6为红外吸收层区域，7为高反射散热层区域。

图5为本发明的红外探测器的另一个实施例红外吸收层和高反射散热层的示意图，其中热电偶层采用的是图3实例的结构，其中6为红外吸收层区域，7为高反射散热层区域。