[发明专利]一种基于超表面的非制冷红外成像传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于超表面的非制冷红外成像传感器,其特征在于，包括双层非制冷红外探测器，所述双层非制冷红外探测器包括包含读出电路的半导体衬底和带微桥支撑结构的探测器本体，所述探测器本体包括第一层悬空结构和第二层悬空结构，所述第二层悬空结构设置在所述第一层悬空结构上，所述第一层悬空结构包括金属反射层、绝缘介质层、金属电极层、电极保护层、第一支撑层、热敏保护层和热敏层，所述第二层悬空结构包括超材料支撑层和设置在所述超材料支撑层上的超材料支撑保护层，在超材料支撑保护层上设有超材料结构，所述超材料结构采用NiCr或/和Al，其厚度在12～30nm之间。

2.根据权利要求1所述的非基于超表面的非制冷红外成像传感器，其特征在于，所述半导体衬底上设有所述金属反射层和所述绝缘介质层，所述金属反射层包括若干个金属块；

所述绝缘介质层上设有所述第一支撑层，所述第一支撑层上设有第一锚点孔和第二锚点孔，所述第一锚点孔和第二锚点孔的底部分别设有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔和第二通孔分别终止于所述金属块，所述第一支撑层上、第一锚点孔和第二锚点孔内设有金属电极层，所述金属电极层包括设置在所述第一支撑层上的金属电极和设置在第一锚点孔和第二锚点孔内的金属连线，所述金属电极层上设有电极保护层，所述电极保护层上设有接触孔，所述接触孔终止于所述金属电极，所述电极保护层上设有热敏层，所述热敏层上设有热敏保护层；

所述热敏保护层上设有所述第二层悬空结构，所述超材料支撑层上设有第三锚点孔和第四锚点孔，所述第三锚点孔和第四锚点孔的截面呈梯形，其下端接触所述热敏保护层。

3.根据权利要求1或2所述的非基于超表面的非制冷红外成像传感器，其特征在于，所述超材料结构包括矩形框体和设置在所述矩形框体的中间部位的矩形中心板，所述矩形框体和所述矩形中心板之间设有纵横交错的横筋和竖筋，所述矩形框体、横筋和竖筋之间形成多个矩形镂空，所述矩形中心板的面积等于相邻四个矩形镂空及其之间的横筋和竖筋的面积和，所述矩形框体、横筋和竖筋的厚度为12nm，材料为NiCr。

4.根据权利要求1或2所述的非基于超表面的非制冷红外成像传感器，其特征在于，所述超材料结构的外轮廓为矩形，中心处设有矩形镂空，所述外轮廓设有水平中心线和竖直中心线，所述矩形镂空和所述外轮廓之间设有来回弯折形成闭环结构的薄带，所述薄带形成的闭环结构分别关于所述水平中心线和所述竖直中心线对称，所述闭环结构的弯折处为直角弯折，所述薄带的材料为NiCr，厚度为20nm，宽度为0.5μm-5μm。

5.根据权利要求1或2所述的非基于超表面的非制冷红外成像传感器，其特征在于，所述超材料结构包括由扁带形成矩形轮廓，所述矩形轮廓的每条边的中心设有向内的U字型弯折，所述扁带的材料为NiCr，厚度为20nm，宽度为0.5μm-5μm。

6.根据权利要求1或2所述的非基于超表面的非制冷红外成像传感器，其特征在于，所述超材料结构的外轮廓为矩形，中心处设有十字型镂空结构，所述超材料结构的材料为NiCr，厚度为20nm，十字型镂空结构的缝隙宽度为0.5μm-5μm。

7.根据权利要求1或2所述的非基于超表面的非制冷红外成像传感器，其特征在于，所述超材料结构包括一对对称设置矩形框，两矩形框的相邻边上设有开口，在两个所述矩形框中间设有连接带，所述连接带穿过所述开口与两个所述矩形框的侧边垂直。

8.根据权利要求1或2所述的非基于超表面的非制冷红外成像传感器，其特征在于，所述超材料结构为凹字型结构，材料为Al,厚度为30nm。

9.根据权利要求1或2所述的非基于超表面的非制冷红外成像传感器，其特征在于，所述超材料结构包括呈矩阵排列的四个区域，分别为第一区域、第二区域、第三区域和第四区域，在四个区域内分别设有第一超材料结构、第二超材料结构、第三超材料结构和第四超材料结构，所述第一超材料结构和第三超材料结构的形状相同，所述第二超材料结构与所述第四超材料结构的形状相同。