微測輻射熱計(jì)是利用物體體電阻對溫度的敏感性制成的。為了盡可能的增加器件的熱絕緣性,減小熱導(dǎo)以提高器件的靈敏度,現(xiàn)在大多采用MEMS技術(shù)實(shí)現(xiàn)懸浮微橋結(jié)構(gòu)來解決這一問題。圖4是一種采用微橋結(jié)構(gòu)的微測輻射熱計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖。它采用兩臂支撐的微橋?qū)崿F(xiàn)熱絕緣,Si,N,作為支撐薄膜,微橋下方的硅襯底被掏空,微橋橋面上制作多晶鍺硅Poly-Si07Ge03,薄膜電阻作熱敏探測源,為提高對紅外的吸收,表面有Sio/SiN復(fù)合膜作紅外吸收層。
和微機(jī)械熱釋電探測器相比較而言,在性能和低成本等方面,微測輻射熱計(jì)占有優(yōu)勢,走單片式橋狀熱絕緣探測器結(jié)構(gòu)的途徑,測輻射熱計(jì)也比熱釋電探測器早走了十多年。目前微測輻射熱計(jì)陣列大小已達(dá)640X 480,像素尺寸可以做到25um×25um,性能已達(dá)到非制冷光子探測器的水平。
DeNIzSabuncuoglutezcan等人最新報(bào)道用一種完全與IC技術(shù)兼容的MEMS~藝做出了一種新的微測輻射熱計(jì)。它利用硅的各向異性腐蝕把CMOS結(jié)構(gòu)的n阱掏空而形成懸吊結(jié)構(gòu)(利用TMAH溶液的電化學(xué)腐蝕停技術(shù)),如圖5所示。用這種方法做成的微測輻射熱計(jì), 當(dāng)象素單元為74LLmX 74~tm時(shí),直流響應(yīng)率達(dá)到9250V/W,探測率可達(dá)2 X 109cmHzla/W,而且由于這種方法在完成CMOS結(jié)構(gòu)后不再需要任何光刻或者紅外敏感材料的沉積,使得探測器的成本就大大降低,幾乎可以做到與CMOS芯片的成本等價(jià),因此這種方法具有非常大的發(fā)展前途。
相比較以上三類探測器,熱電堆探測器的性能處于劣勢,研究也相對較少,而對測輻射熱探測器和熱釋電探測器而言,在性能和低成本方面相對較好。但正是由于MEMS技術(shù)和IC工藝的應(yīng)用,才使得探測器整體性能不斷提高、成本不斷降低。
3.4其它非制冷紅外探測器
由于MEMS技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢,使得探測器陣列元件集成度更高,性能更好,有越來越多的研究團(tuán)體利用MEMS技術(shù)研制出了其它種類的非制冷紅外探測器。圖6就是一種利用真空勢壘中存在的電子隧穿效應(yīng)而制成的微機(jī)械電子隧道紅外探測器這種探測器采用三層硅結(jié)構(gòu):第一層硅結(jié)構(gòu)制作隧道硅尖電極和靜電偏轉(zhuǎn)電極;第二層硅結(jié)構(gòu)制作彈性敏感薄膜和一半氣腔:第三層硅結(jié)構(gòu)制作紅外透射膜和另一半氣腔。這種探測器的靈敏度比較高,電子隧穿位移傳感器部分的分辨率可達(dá)10-4nm/Hzl/2。