[实用新型]一种全柔性热释电红外探测器

说明书

本实用新型公开了一种全柔性热释电红外探测器，涉及热释电传感器结构设计领域，包括柔性红外辐射调制机构以及柔性红外敏感单元；所述柔性红外辐射调制机构为单端或双端支撑金属薄膜悬臂梁，通过在悬臂梁与柔性红外敏感单元上电极层之间施加一定频率的电压信号，悬臂梁可按相应频率在一定范围内上下运动，从而与柔性红外敏感单元上表面周期性地分离、接触，以此实现对红外辐射调制；本实用新型解决了现有热释电红外探测器采用机械斩波器而难以实现集成化和柔性化的难题，使得热释电红外探测器可应用于可穿戴电子设备如柔性温度传感器，柔性红外热像仪。

技术领域

本实用新型涉及热释电探测器结构设计领域，特别具体涉及一种全柔性热释电红外探测器。

背景技术

热释电红外探测器是利用热释电材料的自发极化强度随温度而变化的效应制成的一种热敏型红外探测器，传统的热释电红外探测器是采用刚性铁电陶瓷或铁电晶体，现有的基于铁电聚合物的柔性热释电红外探测器具有量轻、柔性、耐冲击、耐腐蚀、易加工等优点，在对器件的便携性要求较高的领域具有很好应用前景。

不过，热释电红外探测器的工作原理决定了其只能响应变化的温度信号，因此为探测静态目标，必须在探测器前方增加机械斩波器，斩波器按一定频率旋转从而将静态红外辐射调制为周期性通断的动态红外辐射。斩波器的出现使得基于热释电效应的红外探测器难以集成化，小型化，更无法柔性化，大大降低了热释电红外探测器在柔性电子、便携式设备等方面的应用前景，因此十分有必要发展一种无须机械斩波器的全柔性热释电红外探测器。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供了一种全柔性热释电红外探测器，从而为热释电红外探测器在可穿戴便携式设备，如柔性温度传感器，柔性红外热像仪等方面的应用奠定基础。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种全柔性热释电红外探测器，包括柔性红外辐射调制机构和柔性红外热释电敏感单元，所述柔性红外热释电敏感单元包括从上至下依次设置的绝缘层、上电极层、热释电敏感薄膜和下电极层；所述绝缘层上安装所述柔性红外辐射调制机构，所述柔性红外辐射调制机构包括1个或2个支撑柱和金属薄膜，金属薄膜安装在支撑柱上形成单端或双端悬臂梁；在所述悬臂梁的金属薄膜与柔性红外热释电敏感单元的上电极通过电路开关连接有电压源，电路开关可通过开关控制电路加以控制；在悬臂梁的金属薄膜与柔性红外热释电敏感单元的上电极之间施加一定频率和幅值的电压信号，悬臂梁的金属薄膜则可按相应频率在一定范围内上下运动，从而与柔性红外热释电敏感单元的顶层绝缘层周期性地分离、接触，使入射的红外辐射产生的热流以周期性地传递到热释电敏感薄膜并引起其温度周期性变化。

进一步地，所述支撑柱可采用氧化硅、氮化硅、多晶硅无机材料，或聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷(PDMS)有机材料，或铝、镍、铬、铜、金、钛常见金属材料制备。

进一步地，所述单端悬臂梁还包括安装在绝缘层上的限位结构，用于限制悬臂梁的金属薄膜向上运动的上截点。

进一步地，悬臂梁的所述金属薄膜可采用铝、镍、铬、铜、金、钛常见易加工的金属材料制备。

进一步地，所述绝缘层可采用氧化硅、氮化硅、多晶硅无机材料，或聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷(PDMS)有机材料制备。

进一步地，所述热释电敏感薄膜可采用聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯－三氟乙烯、奇数尼龙、聚氯乙烯或聚丙烯的柔性热释电聚合物制备，或以柔性热释电聚合物为主体的掺杂体系，掺杂有钛酸锶钡、锆钛酸铅无机铁电陶瓷的掺杂体系。

进一步地，所述电路开关与开关控制电路可通过分离电路模块实现，也可通过集成电路方式实现。

进一步地，所述全柔性热释电红外探测器可根据需要自下而上部分或全部地采用柔性薄膜工艺和微加工工艺实现。