專利名稱：一種薄膜式熱釋電紅外傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紅外傳感器，尤其涉及一種薄膜式紅外傳感器，屬于傳感器領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
熱釋電紅外傳感器是一種常用的紅外探測(cè)器件，廣泛應(yīng)用于非接觸開關(guān)及防盜 報(bào)警等控制裝置中，在自動(dòng)控制，電器節(jié)能，安防等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。在安防 領(lǐng)域，為抑制冷熱氣流或者環(huán)境溫度對(duì)傳感器的干擾，提高傳感器的環(huán)境適應(yīng)性，減少 誤報(bào)，通常采用雙靈敏元乃至四靈敏元設(shè)計(jì)。所謂雙靈敏元設(shè)計(jì)，是指這種傳感器包含 兩個(gè)對(duì)偶的單元紅外探測(cè)器，分別具有正負(fù)敏感度。當(dāng)冷熱氣流干擾或者環(huán)境溫度變化 時(shí)，這兩個(gè)對(duì)偶單元傳感器溫度一同變化，輸出信號(hào)正負(fù)抵消，無報(bào)警脈沖信號(hào)輸出。 而當(dāng)目標(biāo)物體如人體移動(dòng)時(shí)，正負(fù)信號(hào)有一定時(shí)差因此無法抵消，報(bào)警脈沖信號(hào)輸出。 所謂四元紅外探測(cè)器，是指內(nèi)裝有四個(gè)對(duì)偶的紅外傳感器，傳感器被設(shè)計(jì)成僅當(dāng)每個(gè)單 元探測(cè)器探測(cè)到信號(hào)時(shí)才觸發(fā)報(bào)警，可靠性更高。目前，市場(chǎng)上雙元或者四元熱釋電紅 外傳感器多采用陶瓷體材料制作，陶瓷體材料通常需要經(jīng)過機(jī)械切割，研磨減薄至幾十 微米厚再在上下表面制作金屬電極，工序繁瑣且成本較高。此外，陶瓷體材料厚達(dá)幾十 微米，器件熱容較大，響應(yīng)速率提高受到限制。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種熱導(dǎo)較低，可靠性高，響應(yīng)速度快的薄 膜式熱釋電紅外傳感器。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種薄膜式熱釋電紅外傳感器，包 括依次設(shè)置的襯底、支撐層、絕熱層、薄膜層和光敏傳感層，所述薄膜層為2η元結(jié)構(gòu)， 所述光敏傳感層包括依次鋪設(shè)的鈍化層和紅外吸收層。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明所述的傳感器，采用襯底、支撐層、絕熱層、薄 膜層和光敏傳感層的結(jié)構(gòu)，使傳感器敏感區(qū)下部就不與襯底直接接觸，有效降低傳感器 與襯底間的熱導(dǎo)，光敏傳感層的結(jié)構(gòu)，提高了傳感器的可靠性和響應(yīng)速度。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
進(jìn)一步，所述η為自然數(shù)，并且η大于或等于2。
采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，結(jié)構(gòu)采用薄膜式多元結(jié)構(gòu)，相對(duì)于單元熱 釋電紅外傳感器，可以提高器件對(duì)冷熱氣流和溫度變化等環(huán)境干擾的適應(yīng)性，并且誤探 測(cè)率更低，可以應(yīng)用于低誤報(bào)警，在電路設(shè)計(jì)中，只有這兩個(gè)傳感器都有信號(hào)輸出時(shí)， 電路才輸出報(bào)警信號(hào)，進(jìn)一步減小了系統(tǒng)誤報(bào)。
進(jìn)一步，所述薄膜層包括依次鋪設(shè)的熱釋電薄膜層和分別設(shè)在熱釋電薄膜層上 下的上電極薄膜層、下電極薄膜層。
采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，熱釋電薄膜層感受到傳感器溫度變化時(shí)，釋放出電信號(hào)，熱釋電薄膜層上下分別設(shè)有上下電極薄膜層可有效將電信號(hào)弓I出。
進(jìn)一步，所述絕熱層為多孔結(jié)構(gòu)。
采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，采用多孔結(jié)構(gòu)，傳感器敏感區(qū)下部不與襯 底直接接觸，有效降低傳感器與襯底間的熱導(dǎo)。
進(jìn)一步，所述的紅外吸收層采用黑金薄膜制成。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例一所述的傳感器的剖面示意圖2是本發(fā)明實(shí)施例一所述的2元傳感器結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明實(shí)施例二所述的4元傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明， 并非用于限定本發(fā)明的范圍。
如圖1所示，其是本發(fā)明實(shí)施例一所示的雙元結(jié)構(gòu)熱釋電紅外傳感器的剖面結(jié) 構(gòu)示意圖，本發(fā)明實(shí)施例提供一種薄膜式熱釋電紅外傳感器，該傳感器包括相互疊置在 一起的上電極薄膜6、下電極薄膜4及熱釋電薄膜5，所述的傳感器為2η元結(jié)構(gòu)，η為自 然數(shù)，優(yōu)選η為1、2或3，即傳感器為二元結(jié)構(gòu)、四元結(jié)構(gòu)或八元結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例中，η =1，即二元結(jié)構(gòu)，如圖2所示，該傳感器包括沉沒器11和探測(cè)器12，該探測(cè)器11和探 測(cè)器12組成雙元結(jié)構(gòu)；該二元結(jié)構(gòu)包括在所述的下電極薄膜4的底部設(shè)置硅襯底1，所 述的上電極薄膜6上表面設(shè)置鈍化層7和紅外吸收層8，所述的下電極薄膜4與硅襯底1 之間設(shè)置有絕熱層2，該絕熱層2選用多孔絕熱層，該多孔絕熱層2上設(shè)置有支撐層3。 本發(fā)明實(shí)施例所述的熱釋電薄膜是鐵氧體薄膜材料，包括鈦酸鋯鉛、鈦酸鈣鉛、鈦酸鍶 鋇或鈦酸鍶鉛。
如圖1所示，傳感器包括2個(gè)串聯(lián)的正負(fù)敏感的單元熱釋電探測(cè)器11和12，當(dāng) 有冷熱氣流或者環(huán)境溫度變化時(shí)，這兩個(gè)單元探測(cè)器11和12響應(yīng)信號(hào)大小相同但符號(hào)相 反，互相抵消，傳感器無報(bào)警信號(hào)輸出，當(dāng)有人體或者其他較大人體時(shí)，這兩個(gè)傳感器 不同時(shí)響應(yīng)，信號(hào)無法互聯(lián)抵消，因此輸出報(bào)警信號(hào)。本發(fā)明實(shí)施例設(shè)計(jì)的傳感器中支 撐層3，下電極薄膜層4，熱釋電薄膜層5，上電極薄膜層6，鈍化層7和紅外吸收層8共 同構(gòu)成傳感器的光敏區(qū)，并在傳感器光敏區(qū)與襯底之間增加了一層多孔絕熱層2，以降低 傳感器與襯底熱沉間的熱導(dǎo)，提高器件響應(yīng)靈敏度。
本發(fā)明的薄膜式多元熱釋電紅外傳感器各膜層的作用為紅外吸收層8用于 提高傳感器對(duì)目標(biāo)入射的紅外輻射的吸收效率，一般采用黑金薄膜，當(dāng)傳感器吸收目標(biāo) 輻射的紅外輻射后自身溫度升高，熱釋電薄膜層5感受到傳感器溫度變化，釋放出電信 號(hào)，為將電信號(hào)引出，在熱釋電薄膜層5的上下面都制備了電極膜層6和4;為提高器件 機(jī)械強(qiáng)度，在金屬電極之下增加了氮化硅支撐層3;鈍化層7主要是為了防止熱釋電材 料在封裝氣氛影響下性能退化；為降低傳感器與襯底間的熱導(dǎo)，傳感器敏感區(qū)和硅襯底 1之間制作了一層多孔絕熱層2，這樣，傳感器敏感區(qū)下部就不與襯底直接接觸，有效降 低傳感器與襯底間的熱導(dǎo)，該多孔絕熱層可以選用多孔二氧化硅或者聚酰亞胺等絕熱薄膜。如圖3所示，其是本發(fā)明實(shí)施例二的四元結(jié)構(gòu)熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明實(shí)施例二提供一種薄膜式四元熱釋電紅外傳感器，該四元傳感器包括兩個(gè)雙 元結(jié)構(gòu)，其中21和22組成一個(gè)雙元結(jié)構(gòu)，23和24組成一個(gè)雙元結(jié)構(gòu)，采用相匹配的驅(qū) 動(dòng)電路，該結(jié)構(gòu)的誤探測(cè)率更低，可以應(yīng)用于低誤報(bào)警應(yīng)用，在電路設(shè)計(jì)中，只有這兩 個(gè)傳感器都有信號(hào)輸出時(shí)，電路才輸出報(bào)警信號(hào)，進(jìn)一步減小了系統(tǒng)誤報(bào)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神 和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種薄膜式熱釋電紅外傳感器，包括襯底、支撐層和光敏傳感層，其特征在于， 所述支撐層和光敏傳感層之間依次設(shè)有絕熱層和薄膜層，所述薄膜層為2η元結(jié)構(gòu)，所述 光敏傳感層包括依次鋪設(shè)的鈍化層和紅外吸收層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于，η為自然數(shù)，并且η大于或等于2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2任意項(xiàng)所述的傳感器，其特征在于，所述薄膜層包括依次鋪設(shè) 的熱釋電薄膜層和分別設(shè)在熱釋電薄膜層上下的上電極薄膜層、下電極薄膜層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于，所述絕熱層為多孔結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于，所述的紅外吸收層采用黑金薄膜制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種薄膜式熱釋電紅外傳感器，包括依次設(shè)置的襯底、支撐層、絕熱層、薄膜層和光敏傳感層，所述薄膜層為2n元結(jié)構(gòu)，所述光敏傳感層包括依次鋪設(shè)的鈍化層和紅外吸收層。發(fā)明的有益效果是本發(fā)明所述的傳感器，采用襯底、支撐層、絕熱層、薄膜層和光敏傳感層的結(jié)構(gòu)，使傳感器敏感區(qū)下部就不與襯底直接接觸，有效降低傳感器與襯底間的熱導(dǎo)，光敏傳感層的結(jié)構(gòu)，提高了傳感器的可靠性和響應(yīng)速度。
文檔編號(hào)G01J5/10GK102023058SQ20101050598
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者王宏臣 申請(qǐng)人:煙臺(tái)睿創(chuàng)微納技術(shù)有限公司