[发明专利]一种可调谐微测辐射热计像元结构及像元阵列

说明书

本发明涉及一种可调谐微测辐射热计像元结构，包括衬底、底部电极、反射层和吸收层，底部电极固定置于衬底的上端面上，衬底上设置有立柱，立柱上固定设置有第一支撑装置，吸收层与第一支撑装置固定连接，且所述吸收层处于底部电极的上方，吸收层的上端固定设置有热敏材料；反射层置于底部电极和吸收层之间，反射层通过可移动的第二支撑装置与立柱连接，反射层与吸收层之间构成法布里‑珀罗谐振腔；反射层接入基准电位，底部电极接入静电驱动电压，反射层和底部电极之间形成静电力推动反射层纵向移动。相对现有技术，本发明能改善法布里‑珀罗谐振腔的平行度、收窄了吸收带宽、提高了吸收率、降低静电驱动电压。

技术领域

本发明涉及红外焦平面探测器技术领域，特别涉及一种可调谐微测辐射热计像元结构及像元阵列。

背景技术

红外焦平面阵列探测器是红外成像系统的核心部件，能够获取目标的红外辐射信息，并将其转换成为可测量的电信号。红外焦平面阵列探测器分为制冷型和非制冷型两类。非制冷型虽然灵敏度不及制冷型，但其拥有室温工作、轻巧便携、成本低等众多优点，在医疗传感、工业监测、安防军事等领域中应用逐渐广泛。

微测辐射热计是非制冷型红外焦平面探测器的一种，焦平面上的各个像素有一层悬浮的红外吸收材料和热敏感材料；当目标红外辐射照到像素上时，吸收材料会吸收热辐射使温度上升；由于材料悬浮，热量不易被传导消耗；同时热敏材料感受到温度上升，自身电阻率发生变化，通过在热敏材料两端施加一定的偏置电压，即可将入射红外辐射信号转化为流过材料的电流信号。

随着MEMS可调谐滤波器的应用开发，集成具有窄带红外吸收功能的红外焦平面阵列探测成为其发展方向之一。

现有技术主要存在以下不足：1、需要较高的静电驱动电压，在小像元情况下尤为明显；2、在于法布里-珀罗谐振腔的平行度的限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能改善法布里-珀罗谐振腔的平行度、收窄了吸收带宽、提高了吸收率、降低静电驱动电压的可调谐微测辐射热计像元结构及像元阵列。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种可调谐微测辐射热计像元结构，包括衬底、底部电极、反射层和吸收层，所述底部电极固定置于所述衬底的上端面上，所述衬底上设置有立柱，所述立柱上固定设置有第一支撑装置，所述吸收层与所述第一支撑装置固定连接，且所述吸收层处于所述底部电极的上方，所述吸收层的上端固定设置有热敏材料；所述反射层置于所述底部电极和吸收层之间，所述反射层通过可移动的第二支撑装置与所述立柱连接，所述反射层与所述吸收层之间构成法布里-珀罗谐振腔；所述反射层接入基准电位，所述底部电极接入静电驱动电压，所述反射层和底部电极之间形成静电力推动反射层纵向移动。

本发明的有益效果是：反射层和底部电极之间形成静电力推动反射层纵向移动,改变法布里-珀罗谐振腔的腔长,又能改善法布里-珀罗谐振腔的平行度，法布里-珀罗谐振腔的选频作用可实现探测器的窄带红外吸收，收窄了吸收带宽、提高了吸收率。

进一步，所述热敏材料吸收并转化红外辐射能量。

进一步，多个所述像元结构排列组成像元阵列结构。

本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种可调谐微测辐射热计像元阵列，包括像元结构，所述像元结构设置有多个，多个所述像元结构的反射层共用一个或多个第二支撑装置，形成反射层平面内的多支撑结构。

本发明的有益效果是：多个像元结构的反射层共用一个或多个第二支撑装置，能有效降低静电驱动电压。

进一步，所述静电驱动电压V：

其中n为第二支撑装置数目，E为第二支撑装置的弹性模量，S′为单个第二支撑装置的横截面积，L′为单个第二支撑装置的长度，Δd为腔长变化量，d为初始腔长，∈为真空介电常数，S为反射层与底部电极的正对面积。