[发明专利]一种热辐射红外发射和探测集成器件

摘要

本发明公开了一种热辐射红外发射和探测集成器件，其结构为：带衬底绝缘层的硅衬底上开有至少一个热隔离空腔，热隔离空腔上悬浮有相邻并排设置的至少一个发射单元和至少一个探测单元，发射单元通过至少二条支撑臂与硅衬底相连，探测单元通过至少二条支撑臂与硅衬底相连。发射单元包括由下至上叠置的第一绝缘层、非金属导电层、第一介质层和第一表面导电层；探测单元包括由下至上叠置的第二绝缘层、金属导电层、隔离层、红外敏感层和光子晶体微结构层。该集成器件具有结构简单、高温稳定和波长可调的优点，并且可以获得比发射单元波长谱宽更窄的窄带吸收探测。本发明的集成器件可以用于红外气体传感器和红外光谱仪。

主权项

一种热辐射红外发射和探测集成器件，其特征在于，带衬底绝缘层(4)的硅衬底(1)上开有至少一个热隔离空腔(2)，热隔离空腔(2)上悬浮有相邻并排设置的至少一个发射单元(10)和至少一个探测单元(20)，发射单元(10)通过至少二条支撑臂(31)与硅衬底(1)相连，探测单元(20)通过另外的至少二条支撑臂(32)与硅衬底(1)相连；发射单元(10)包括由下至上叠置的第一绝缘层(41)、非金属导电层(12)、第一介质层(13)和第一表面导电层(14)；其中，非金属导电层(12)的材料为TiN或ZrN，电阻率为100～800μΩ·cm，厚度为100～300nm；第一介质层(13)为Si3N4、Si或Ge，厚度为200～800nm；第一表面导电层(14)厚度为10～100nm；探测单元(20)包括由下至上叠置的第二绝缘层(42)、金属导电层(22)、隔离层(23)、红外敏感层(24)和光子晶体微结构层(30)；所述光子晶体微结构层(30)以周期晶格形式排布在红外敏感层(24)上，各个晶格为下至上叠置的第二介质层(25)和第二表面导电层(26)的二层结构，并且均为圆柱状；金属导电层(22)的材料为Ag、Au、Ti、Al、Ni或P，隔离层(23)为SiO2或Si3N4，厚度为50～300nm；红外敏感层(24)为热敏材料或热释电材料，厚度为50～300nm；第二介质层(25)为SiO2、Si3N4、硅、锗，厚度为200～800nm；第二表面导电层(26)为Au、Pt、Ag、Ti、Al或Ni，厚度为50～300nm。