[发明专利]钽酸锂薄膜红外探测器及制法

权利要求书

1、一种钽酸锂薄膜红外探测器及制法，包括：

一红外滤波窗口，对入射辐射红外光进行滤波，消除背景可见光和其它非探测波段光对探测器的干扰；

一谐振斩波调制器，该谐振斩波调制器可以安装在探测器壳体内，也可以安装在探测器壳体外，都对通过红外滤波窗口的入射红外光进行斩波调制；

一聚焦透镜，置于红外滤波窗口的正后方，使经过红外窗口滤波的入射辐射红外光全部聚焦到热释电钽酸锂薄膜红外探测头上；

一热释电钽酸锂薄膜红外探测头，由多层膜系构成，包括以下几部分：

(1)红外吸收黑层，吸收入射辐射红外光并转化成热能；(2)上电极层，位于红外吸收黑层正下方，和热释电钽酸锂薄膜层上表面上方，可焊接导线，引出热释电响应信号；(3)热释电钽酸锂薄膜层，位于上电极层的下面和下电极层的上面，为热释电红外敏感层，将黑层吸收的热能通过钽酸锂薄膜的热释电效应转换为热电响应信号；(4)下电极层，蒸发沉积钽酸锂薄膜层下表面，可焊接导线，引出热释电响应信号；(5)绝热层，蒸发沉积在下电极的下表面上，阻止热流向硅基底层传播；(6)支撑层，蒸发沉积在绝热层的下表面上，对上述各层起支撑作用；(7)背面腐空的硅基底层，位于支撑层下方，用腐蚀液对热释电钽酸锂薄膜层正下方的硅基底层背面腐蚀出一个空腔，阻止热流散失；

一热沉腔体，为热释电钽酸锂薄膜红外探测头安装容器，并将其内部抽成真空，可避免探测器壳体内其它元器件热辐射对红外探测头的影响；

一前置放大器，与热释电钽酸锂薄膜红外探测头输出端连接，对探测头输出的电信号放大并转换为电压信号，并实现阻抗匹配；

一低通滤波器，对前置放大器输出的信号进行低通滤波处理，用以滤除斩波调制频带以外的高频成份；

一电源及信号输出接口，该接口一部分与低通滤波器输出端连接，为探测器信号输出标准接口；该接口另一部分为电源接口，为探测器内元器件提供电源；

一壳体，将上述所有器件密封在一个壳体内，然后压接封装；

一环境温度探测补偿器，通过紧贴于探测器壳体内壁的温度传感器测试外界环境温度，经过计算补偿环境温度变化对探测器的影响；

2、根据权利要求1所述钽酸锂薄膜红外探测器及制法，其特征是：所述热释电钽酸锂薄膜红外探测头的红外吸收黑层，可以是金黑层、或银黑层、或铝黑层、或镍铬合金(20％镍80％铬)黑层；红外吸收黑层厚度为20～200nm；将纯度99.99％或以上的金粉(或银粉、或铝粉、或镍铬合金(20％镍80％铬)粉)置于真空设备中加热蒸发沉积在热释电钽酸锂薄膜红外探测头的上电极层上面，对聚焦在其上的入射辐射红外光进行吸收并转化成热能，使热释电钽酸锂薄膜层上、下表面产生温度差。

3、根据权利要求1所述钽酸锂薄膜红外探测器及制法，其特征是：所述热释电钽酸锂薄膜层，可以是钽酸锂LiTaO₃薄膜层，也可以是钽酸锂LiTa₃O₈薄膜层，其厚度在0.5～5μm之间，是热释电红外敏感层，将黑层吸收的热能通过钽酸锂薄膜的热释电性转换热电响应信号。

4、根据权利要求1所述钽酸锂薄膜红外探测器及制法，其特征是：所述热释电钽酸锂薄膜红外探测头的绝热层，是指Si₃N₄薄膜层，其厚度在0.1～5μm之间，同时具有绝热和支撑作用。所述热释电钽酸锂薄膜红外探测头的支撑层，是指SiO₂膜层，其厚度在0.5～5μm之间，对位于其上的所有器件起支撑作用。

5、根据权利要求1所述钽酸锂薄膜红外探测器及制法，其特征是：所述热释电钽酸锂薄膜红外探测头的背面腐空的硅基底层，是指在3英寸450μm厚的单晶Si(100)基底，在完成其上的所有膜层制备后，用特弗珑材料保护其上所有膜层，用KOH从硅基底背面把钽酸锂薄膜正下方直到SiO₂膜层的所有Si层全部腐蚀成空腔，即腐蚀深度要达到450μm。硅基底层背面腐蚀出一个空腔后，可以阻止热流经硅基底层传播而散失，大大降低器件热损耗；