[发明专利]具有改进性能的微测热辐射计阵列

权利要求书

1.一种用于对给定光谱带的光辐射进行热探测的微测热辐射计阵列，包括一个支撑衬底和给定尺寸的微测热辐射计像素(300)阵列，其中每个微测热辐射计像素包括：

利用支撑元件悬挂于上述支撑衬底之上的隔膜(301)，所述隔膜包括一个吸收入射辐射的吸收器元件(305)和一个与所述吸收器元件热接触且电绝缘的测温元件(304)；

将上述测温元件与支撑衬底导电连接的元件；

设置于测温元件与支撑衬底之间的热绝缘臂(306)；

并且其中：

吸收器元件包括至少一个第一金属/绝缘体/金属(MIM)结构，所述金属/绝缘体/金属结构包括三层叠加的亚微细粒厚度的膜的多层结构，即第一金属膜(311)、电介质膜(310)和第二金属膜(309)，所述金属/绝缘体/金属结构具有对上述光谱带中的至少一种谐振波长(λ_r)的入射辐射的谐振吸收；

所述金属/绝缘体/金属结构的至少一个横向尺寸小于或等于λ_r/2n，其中λ_r是谐振波长并且n是所述金属/绝缘体/金属结构中电介质膜的电介质材料的折射率；

金属/绝缘体/金属结构的横向尺寸、电介质膜的厚度、第一金属膜的厚度和第二金属膜的厚度作为谐振波长和电介质材料的折射率的函数，以在所述谐振波长获得最大吸收而确定；并且

微测热辐射计像素被上述隔膜(301)覆盖的区域小于或等于整个微测热辐射计像素区域的一半。

2.如权利要求1所述的微测热辐射计阵列，其中上述热绝缘臂也形成了测温元件导电连接的元件。

3.如上述任一权利要求所述的微测热辐射计阵列，其中每个微测热辐射计像素的热绝缘臂和/或测温元件形成于结构化膜(930)。

4.如权利要求1所述的微测热辐射计阵列，其中每个微测热辐射计像素的测温元件呈现蛇形的结构。

5.如权利要求1所述的微测热辐射计阵列，其中每个微测热辐射计像素的测温元件包括一层或多层材料，所述材料可从非晶硅、钒基化合物和硅-锗合金中选择。

6.如权利要求1所述的微测热辐射计阵列，其中每个微测热辐射计像素的测温元件通过电绝缘膜与吸收器元件绝缘。

7.如权利要求1所述的微测热辐射计阵列，其中至少一个微测热辐射计像素的所述第一金属/绝缘体/金属结构设置于大体位于微测热辐射计像素中心。

8.如权利要求1所述的微测热辐射计阵列，其中至少一个微测热辐射计像素的吸收器元件包括多层所述金属/绝缘体/金属结构，设置于微测热辐射计像素表面。

9.如权利要求8所述的微测热辐射计阵列，其中至少两个所述金属/绝缘体/金属结构是不同的并且具有对上述光谱带中的至少两个不同波长的入射辐射的谐振吸收。

10.如权利要求1所述的微测热辐射计阵列，其中至少一个微测热辐射计像素的吸收器元件包括至少一个第二金属/绝缘体/金属结构，第二金属/绝缘体/金属结构叠加在所述第一金属/绝缘体/金属结构上，所述第一和第二结构具有对上述光谱带中的至少两个不同波长的入射辐射的谐振吸收，并共享公共的金属膜。

11.如权利要求1所述的微测热辐射计阵列，其中所述每个微测热辐射计像素的金属/绝缘体/金属结构中的电介质膜是由以下材料中选择一种制备而来，硫化锌(ZnS)、三氟化钇(YF₃)、氮化硅(SiN_x)、氧化硅(SiO_x)、氧氮化硅(SiO_xN_y)、非晶锗(a-Ge)、非晶硅(a-Si)和硅锗非晶合金(a-SiGe)。

12.如权利要求1所述的微测热辐射计阵列，其中所述每个微测热辐射计像素的金属/绝缘体/金属结构中的第一或第二金属膜是由以下材料中选择一种制备而来，金、铜、铝和银。

13.如权利要求1所述的微测热辐射计阵列，其中每个微测热辐射计像素进一步包括一个位于与上述隔膜平面相距为d的反射器(302)，以便在上述波长形成谐振腔。

14.如权利要求1所述的微测热辐射计阵列，其中所述支撑衬底包括用于读取每个微测热辐射计像素测温元件电阻的回路。