[发明专利]一种红外光源的制备方法及一种红外气体传感器

说明书

本申请提供一种红外光源的制备方法及一种红外气体传感器，该红外光源的制备方法包括以下步骤：制备加热器，加热器包括硅衬底、支撑膜和加热电阻层，支撑膜和加热电阻层依次沉积在硅衬底上；绝缘层沉积在加热电阻层上；制备辐射波长控制结构，辐射波长控制结构包括金属反射层、介质层和周期性纳米金属层，金属反射层、介质层和周期性纳米金属层依次沉积在绝缘层上。红外光源为窄带红外光源，窄带红外光源通过调整超材料结构和尺寸能够辐射中心波长3μm‑9μm的窄带红外光，窄带红外光的半高宽不大于220nm；该红外气体传感器采用上述红外光源的制备方法所制备的红外光源，如此，大大减小了红外气体传感器的体积，有利于实现红外气体传感器的微小型化。

技术领域

本申请涉及气体传感器技术领域，特别涉及一种红外光源的制备方法及一种红外气体传感器。

背景技术

随着物联网技术的发展，气体检测领域感知端对气体传感器需求的逐渐增加，红外气体传感器以其高精度、高稳定性等特点受到了人们的广泛关注。

目前红外气体传感器的主流方案为由宽带红外光源、光学气室、窄带滤光片、探测器芯片和相关电路模块构成，为提高红外气体传感器的可集成度，人们从光学气室着手进行了多种设计。典型设计如：CN 101592601 B公布了一种高效小体积红外气体传感器，该发明气室采用上下两个球面反射镜组成的准光学谐振腔设计，使光源与探测器经多次光路折叠后符合成像关系，基本满足小体积长光程的要求，提高了光信号的信噪比；CN 104359850B公布了一种基于三椭球体吸收腔室结构的红外气体传感器，该发明气室采用三椭球体封装一体化结构，在促使气室小型化的同时，不仅增加了气室腔内的光路反射光程和增强了聚焦光强，提高了光信号的信噪比，而且降低了光线的分散性，提高了光源的利用率；CN109470644 A公布了一种紧凑型红外光学气体吸收池及红外气体传感器，该发明在气室上下盖上设置6个反射面在较小的体积内实现了较长的光程。

以上专利气室结构设计精巧，实现了小体积长光程，但是传统宽谱红外光源及窄带滤光片组合设计，使得进一步减小红外气体传感器的体积变的非常困难。

发明内容

本申请要解决是红外气体传感器体积较大的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请实施例一方面公开了一种红外光源的制备方法，包括以下步骤：

制备加热器，加热器包括硅衬底、支撑膜和加热电阻层，支撑膜和加热电阻层依次沉积在硅衬底上；

所述绝缘层沉积在加热电阻层上；

制备辐射波长控制结构，所述辐射波长控制结构为超材料，所述超材料包括金属反射层、介质层和周期性纳米金属层，金属反射层、介质层和周期性纳米金属层依次沉积在绝缘层上；

所述红外光源为窄带红外光源，所述窄带红外光源通过调整超材料结构和尺寸能够辐射中心波长3μm-9μm的窄带红外光，所述窄带红外光的半高宽不大于220nm。

进一步地，支撑膜包括SiO₂膜、Si₃N₄膜、或SiO₂/Si₃N₄复合膜中的任意一项；加热电阻层包括Pt层；

绝缘层包括SiO₂层或Si₃N₄层中的任意一项；

金属反射层包括Au、Ag或Al层中的任意一项,介质层包括SiO₂层、Si₃N₄层、或SiO₂/Si₃N₄复合层中的任意一项；周期性纳米金属层包括Au、Ag或Al层中的任意一项。

本申请实施例还公开一种红外气体传感器，包括上述红外光源的制备方法所制备的红外光源。