[发明专利]一种红外探测器及其制备方法和红外探测系统

说明书

本申请提供了一种红外探测器及其制备方法和红外探测系统，其中，红外探测器包括像元阵列，该像元阵列中的每个像元包括桥臂和通过桥臂支撑于铝层上的桥面，该桥面包括吸收膜系，在远离铝层的方向上，吸收膜系依次包括空腔层、第一介质层、金属层、第二介质层、热敏层和第三介质层。相比于现有技术，本申请的红外探测器通过对吸收膜系进行调整，设计了能够在波长为3μm‑7μm的跨中波段内具有较强吸收的像元阵列，有效提高了该波段范围内的红外辐射吸收率。因此，本申请的红外探测系统对红外波长在3μm‑7μm的被探测目标具有较高的吸收率。本申请的红外探测器的制备方法，工艺简单易操作，原料易得，能够广泛应用于工业生产中。

技术领域

本申请涉及非制冷红外探测器技术领域，特别是涉及一种红外探测器及其制备方法和红外探测系统。

背景技术

我国的生产生活场景与油气等资源紧密联系，而这些油气的主要成分——甲烷，容易泄露，一旦泄露将引起火灾、爆炸等，造成重大生命财产损失。同时，来自于车辆尾气、工厂废气的二氧化氮等有毒气体存在破坏环境的危害。因此，对这类有害气体的检测、识别甚至定位具有重大的意义。

常规的非制冷红外探测器，主要是对8μm-14μm的长波红外进行吸收，而甲烷的吸收峰位于3.25μm-3.4μm、二氧化氮的吸收峰位于6.1μm-6.2μm，并不在8μm-14μm的长波波段范围内，因此，其对上述有害气体难以实现高红外辐射吸收率。并且，常规的红外探测系统只是利用了被动成像时气体分子与背景的红外特征吸收能量差值，产生的信号强度有限。

发明内容

鉴于现有技术的上述问题，本申请的目的在于提供一种红外探测器及其制备方法和红外探测系统，以提高红外探测器对被探测目标的吸收率。

本申请的第一方面提供了一种红外探测器，其包括像元阵列；所述像元阵列中的每个像元包括桥臂和桥面，所述桥面通过所述桥臂支撑于铝层上；所述桥面包括吸收膜系，在远离所述铝层的方向上，所述吸收膜系依次包括空腔层、第一介质层、金属层、第二介质层、热敏层和第三介质层。

在本申请的一些实施方式中，所述吸收膜系中各层的厚度为：空腔层：1000nm-2000nm、第一介质层：50nm-70nm、金属层：10nm-20nm、第二介质层：60nm-90nm、热敏层：70nm-100nm、第三介质层：110nm-150nm。

在本申请的一些实施方式中，所述桥面还包括多个小孔，所述小孔的直径为0.5μm-5μm。

在本申请的一些实施方式中，所述第一介质层、所述第二介质层和所述第三介质层的材料各自独立地选自氮化硅、氧化硅、碳化硅、硫化硅和磷化硅中的任一种。

在本申请的一些实施方式中，所述金属层的材料选自钛、氮化钛、镍和铬中的任一种。

在本申请的一些实施方式中，所述热敏层的材料选自氧化钒和非晶硅中的任一种。

在本申请的一些实施方式中，所述像元在波长为3μm-7μm的红外波段内，平均吸收率大于80％。

在本申请的一些实施方式中，所述红外探测器的探测波长为3μm-7μm。

本申请的第二方面提供了一种红外探测器的制备方法，其包括以下步骤：

(1)在硅基底上形成图形化的铝层，所述图形化的铝层包括反射层、第一电路电极和第二电路电极；

(2)在步骤(1)得到的结构上依次形成牺牲层和第一介质层；

(3)在所述第一介质层上形成图形化的金属层、第二介质层和热敏层；

(4)在步骤(3)得到的结构上形成图形化的第一介质层和牺牲层，以形成穿过所述第一介质层和所述牺牲层的第一过孔和第二过孔，所述第一过孔与所述第一电路电极连通，所述第二过孔与所述第二电路电极连通；