[发明专利]一种双色偏振非制冷红外探测器及其制作方法

说明书

本申请公开了双色偏振红外探测器及其制作方法，包括多个探测器单元，探测器单元包括四个超像元结构，超像元结构包括四个像素单元；像素单元包括基底层、第一悬空层、第二悬空层，第一悬空层包括支撑结构层和超表面吸收层，超表面吸收层位于支撑结构层的两个支撑与电连接孔之间，且超表面吸收层包括背板层、介质层、金属阵列层，金属阵列层包括多个不同尺寸的金属块，第二悬空层包括第一支撑层和线栅层；同一超像元结构中的四个线栅层具有各不相同的线栅朝向角度，位于同一对角线上的两个超像元结构中的金属阵列层相同，且两条对角线上的金属阵列层中的金属块尺寸不等，以实现对红外波段的双色偏振成像，无需制作高度不同的谐振腔，制作工艺简单。

技术领域

本申请涉及红外探测器技术领域，特别是涉及一种双色偏振非制冷红外探测器及其制作方法。

背景技术

非制冷红外探测器，主要利用红外辐射的两个波段窗口，一个是8～14微米的远红外波段，也称作红外第一大气窗区；另一个是3～5微米的波段，称为红外第二大气窗区，也即中红外波段。3～5微米波段更适合测量高温物质，如500摄氏度以上的物质；而8～14微米长波红外在大气中基本没有明显衰减，测量精度受距离影响很小，远近距离测量都很适合，测温范围也比较宽，能够同时探测两个大气窗口的红外探测器被称为双色红外探测器。

请参考图1，现有相关红外探测器采用上下两层悬空结构，上层悬空结构包括两层层叠的支撑层和线栅层13，线栅层13具有线栅结构22，支撑层直接与热敏层相连，从而实现偏振探测功能，同时利用两种不同高度的谐振腔24组合，通过调整谐振腔24的高度，增强特定谱段的吸收，从而实现双色探测的功能，虽然可以实现双色偏振探测，但是不同高度的谐振腔的制作工艺复杂。

因此，如何提供一种制作工艺简单双色偏振的红外探测器应是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种双色偏振非制冷红外探测器及其制作方法，以简化双色偏振非制冷红外探测器的制作工艺。

为解决上述技术问题，本申请提供一种双色偏振非制冷红外探测器，包括多个探测器单元，所述探测器单元包括四个超像元结构，所述超像元结构包括四个像素单元，四个所述超像元结构和四个所述像素单元按两行两列排列；

所述像素单元包括由下向上设置的基底层、第一悬空层、第二悬空层，所述第一悬空层包括层叠的支撑结构层和超表面吸收层，所述超表面吸收层位于所述支撑结构层的两个支撑与电连接孔之间，且所述超表面吸收层包括背板层、介质层、金属阵列层，所述金属阵列层包括多个不同尺寸的金属块，所述第二悬空层包括第一支撑层和线栅层；

同一所述超像元结构中的四个线栅层具有各不相同的线栅朝向角度，位于同一对角线上的两个所述超像元结构中的所述金属阵列层相同，且两条对角线上的所述金属阵列层中的金属块尺寸不等，以实现对红外波段的双色偏振成像。

可选的，相邻所述像素单元的所述第二悬空层彼此相连。

可选的，所述第二悬空层中的支撑连接孔位于所述支撑与电连接孔的外侧，位于所述支撑连接孔底部的第一支撑层与所述支撑结构层相连。

可选的，多个不同尺寸的所述金属块的形状为同心圆环、同心方形环带、正方形、圆盘、长条状中的任一种。

可选的，每个所述像素单元中的所述线栅层包括多个线栅结构，所述第一支撑层对应相邻所述线栅结构之间的区域为贯穿厚度的第二通孔。

可选的，所述支撑结构层包括第二支撑层、位于所述第二支撑层上表面的热敏层、位于所述第二支撑层和所述热敏层的上表面的第一保护层、位于所述第一保护层上表面的电极金属层和位于所述电极金属层上表面的第二保护层；

所述第二支撑层和所述第一保护层具有第一通孔，以便所述电极金属层通过所述第一通孔与所述金属电极电连接；所述第一保护层具有接触孔，所述接触孔的下端终止于所述热敏层。