[实用新型]一种基于硅介质结构的增强型红外薄膜探测器

说明书

本专利公开了一种基于硅介质结构的增强型红外薄膜探测器，所述探测器由氧化铝衬底，锰钴镍氧敏感元，硅介质结构层，锗单晶半球透镜，以及器件管座组成。在传统热敏薄膜型探测器的基础上，通过在锰钴镍氧敏感元表面，引入特定图案的硅介质结构层，达到增强敏感元在红外波段的宽带吸收的目的，从而使探测器的响应率和探测率进一步提升。本专利设计的器件制备工艺简单，可实现红外波段的宽带增强探测，对于探测器的性能改善和提升具有重要意义。

技术领域

本专利涉及红外探测器领域，更具体的说，涉及一种基于硅介质结构的增强型红外薄膜探测器。

背景技术

红外波段是波长介于微波与可见光之间的电磁波，目前在遥感探测，热成像，辐射制冷，环境监测以及夜视等方面都有着广泛的应用。随着第三代红外探测技术的发展，室温工作、响应速度快、探测率高、信噪比高、易于大规模集成焦平面探测器等性能指标成为未来红外探测器的发展方向。

在众多类型探测器中，作为热敏电阻型探测器的代表——锰钴镍氧(Mn-Co-Ni-O)热敏薄膜型探测器展现出优异的性能：跟制冷型探测器相比，免去昂贵繁重的制冷系统，制备工艺简单，易于大规模集成，宽波段响应；跟氧化钒，非晶硅等热敏探测器相比，在结构上避免了微桥工艺中桥面面积、自身重量过大等因素，具有很好的制备工艺的兼容性；在材料的性能对比上，锰钴镍氧薄膜材料有着制备成本低廉，电阻率适中、TCR系数大，老化速率慢、性能稳定和可靠性高等优势。目前，Mn-Co-Ni-O热敏型红外薄膜探测器已经在科学和技术等领域都有着广泛的应用和良好的发展前景。

本专利是在传统的锰钴镍氧热敏型红外薄膜探测器[1-2]基础上，结合超材料设计思想，通过在敏感元表面，引入特定图案的硅介质结构层，达到增强敏感元在红外波段的吸收的目的，从而使探测器的响应率和探测率进一步提升。本专利设计的器件制备工艺简单，可实现红外波段的宽带增强探测，对于探测器的性能改善和提升具有重要意义。

参考文献：

[1]Y.Hou，et al，Characterization of Mn_1.56Co_0.96Ni_0.48O₄films for infrareddetection.Applied Physics Letters，92，20，2008.

[2]C.OuYang，et al，Uncooled bolometer based on Mn_1.56Co_0.96Ni_0.48O₄thinfilms for infrared detection and thermal imaging.Appl Phys Lett，105，022105，2014

发明内容

本专利的目的是公开一种基于硅介质结构的增强型红外薄膜探测器的结构，通过合理设计硅介质结构层的参数，达到增加吸收的目的，从而使探测器的响应率和探测率等性能指标进一步提升。

本专利的基于硅介质结构的增强型红外薄膜探测器的结构描述如下：图1，图2和图3分别为本专利的探测器的整体结构图，未封装锗单晶半球透镜时探测器的俯视图和敏感元部分的局部放大图。

如图1、图2，图3所示，一种基于硅介质结构的增强型红外薄膜探测器包括：锰钴镍氧敏感元1，硅介质结构层2，氧化铝衬底3，电极4，金线焊丝5，导热硅脂6，器件引脚7，锗单晶半球透镜8，器件管座9。器件结构具体描述如下：氧化铝衬底3上方依次为锰钴镍氧敏感元1和硅介质结构层2；氧化铝衬底3用导热硅脂6粘贴在器件管座9上；在锰钴镍氧敏感元1的表面，硅介质结构层2的两侧，是电极4；器件引脚7与电极4用金线焊丝5相连；锗单晶半球透镜8封装在器件管座9上方的卡槽里。