专利名称：一种用于有毒有害气体分析仪的热释电光谱探测器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光电及微机电系统技术领域，涉及一种热释电光谱探测器，特别涉及一种用于有毒有害气体分析仪的热释电光谱探测器。
背景技术：
在现有的技术中，光谱传感器是有毒有害气体分析仪的核心电子元器件，它的性能参数直接影响到气体分析仪的性能如检测灵敏度。可供选择的气体分析仪所用的光谱能量接收器件有热电堆型探测器、热敏电阻型探测器及热释电探测器三大类。热电堆型探测器电压响应信号较小，而且温度噪声太大。热敏电阻型探测器温度噪声太大，极难校正。所以热释电探测器是应用的主流。目前各类有毒有害气体分析仪所用的光谱能量接收器件所用的大部分是混合式热释电器件，它的缺点有如下三个方面一、混合式热释电器件工作频率较低，只能在低频 段如O. 1HZ-5HZ频率段工作才能满足较高的电压响应信号。而在这一低频段如O. 1HZ-5HZ频率段，外界噪声很大如白噪声。二、混合式热释电器件受环境温度波动的影响较大，需精确的温度校正。三、混合式热释电器件受振动(如风)的影响较大，带来较大的噪声信号，影响零点的稳定。

实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，设计一种用于有毒有害气体分析仪的热释电光谱探测器，解决目前混合式热释电光谱探测器存在的只能在低频段工作、受振动及风等外界环境变化影响较大，因而在用于气体分析仪的光谱能量接收器件时所带来的系统信噪比较差、检测灵敏度较低的缺点。为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是设计一种用于有毒有害气体分析仪的热释电光谱探测器，包括硅单晶、绝热层、下电极层、光电薄膜、上电极层和芯片保护层，在硅单晶表面由内至外设有绝热层、下电极层、光电薄膜、上电极层及芯片保护层，所述绝热层和光电薄膜通过下电极层键合在一起。所述下电极层为钼/钛金属薄膜，其厚度为50nm lOOnm。所述光电薄膜为锆钛酸铅系列或钛酸锶钡系列铁电薄膜。所述光电薄膜的厚度为400nm lOOOnm。所述上电极层为铬/镍金属薄膜。所述上电极层的电阻为300 Ω 1000 Ω。所述芯片保护层为氮化硅薄膜。所述芯片保护层的厚度为200nm 500nm。本实用新型的优点和有益效果在于第一，本实用新型以铁电薄膜材料代替铁电单晶或铁电陶瓷材料作为光电敏感材料，以集成式结构代替混合式结构以制备热释电红外探测器，使器件的工作频率得以大幅度提高，从O. IHz 5Hz频率段提高到IOHz IOOHz频率段，避开了低频白噪声，使系统检测灵敏度得以提高。第二，本实用新型以铁电薄膜材料代替铁电单晶或铁电陶瓷材料作为光电敏感材料，以集成式结构代替混合式结构以制备热释电光谱探测器，在用于气体分析仪的光谱能量接收器件时受振动(如风)及外界温度变 化的影响较小，带来的噪声信号小，使系统检测灵敏度得以提高，而且不影响零点的稳定。第三，本实用新型采用无机-有机杂化的多孔SiO2薄膜材料作为热绝缘结构，克服了目前采用微桥结构、悬空结构和空气隙结构作为集成式器件热绝缘结构的存在的机械强度差、容易发生龟裂、坍塌、脱落等问题，提高了集成式热释电红外探测器芯片的力学性能及抗冲击性能。

图I为本实用新型的结构示意图；其中，I-硅单晶；2_绝热层；3_下电极层；4_光电薄膜；5_上电极层；6_芯片保护层。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式
作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。如图I所示，本实用新型具体实施的技术方案是一种用于有毒有害气体分析仪的热释电光谱探测器，包括硅单晶I、绝热层2、下电极层3、光电薄膜4、上电极层5和芯片保护层6，在硅单晶I表面由内至外设有绝热层2、下电极层3、光电薄膜4、上电极层5及芯片保护层6，所述绝热层2和光电薄膜4通过下电极层3键合在一起。所述下电极层3为钼/钛金属薄膜,其厚度为50nm lOOnm。所述光电薄膜4为锆钛酸铅系列或钛酸锶钡系列铁电薄膜。所述光电薄膜4的厚度为400nm lOOOnm。所述上电极层5为铬/镍金属薄膜。所述上电极层5的电阻为300 Ω 1000 Ω。所述芯片保护层6为氮化硅薄膜。所述芯片保护层6的厚度为200nm 500nm。以上所述仅是本实用新型的优先实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种用于有毒有害气体分析仪的热释电光谱探测器，其特征在于包括硅单晶(I)、绝热层(2)、下电极层(3)、光电薄膜(4)、上电极层(5)和芯片保护层(6)，在硅单晶(I)表面由内至外设有绝热层(2)、下电极层(3)、光电薄膜(4)、上电极层(5)及芯片保护层(6)，所述绝热层(2 )和光电薄膜(4 )通过下电极层(3 )键合在一起。
2.根据权利要求I所述的一种用于有毒有害气体分析仪的热释电光谱探测器，其特征在于所述下电极层(3)为钼/钛金属薄膜，其厚度为50nm lOOnm。
3.根据权利要求I所述的一种用于有毒有害气体分析仪的热释电光谱探测器，其特征在于所述光电薄膜(4)为锆钛酸铅系列或钛酸锶钡系列铁电薄膜。
4.根据权利要求I或3所述的一种用于有毒有害气体分析仪的热释电光谱探测器，其特征在于所述光电薄膜(4)的厚度为400nm lOOOnm。
5.根据权利要求I所述的一种用于有毒有害气体分析仪的热释电光谱探测器，其特征在于所述上电极层(5)为铬/镍金属薄膜。
6.根据权利要求I或5所述的一种用于有毒有害气体分析仪的热释电光谱探测器，其特征在于所述上电极层(5)的电阻为300 Ω 1000 Ω。
7.根据权利要求I所述的一种用于有毒有害气体分析仪的热释电光谱探测器，其特征在于所述芯片保护层(6)为氮化硅薄膜。
8.根据权利要求I或7所述的一种用于有毒有害气体分析仪的热释电光谱探测器，其特征在于所述芯片保护层(6)的厚度为200nm 500nm。
专利摘要本实用新型属于光电及微机电系统技术领域，涉及一种热释电光谱探测器，特别涉及一种用于有毒有害气体分析仪的热释电光谱探测器。包括硅单晶、绝热层、下电极层、光电薄膜、上电极层和芯片保护层，在硅单晶表面由内至外设有绝热层、下电极层、光电薄膜、上电极层及芯片保护层，所述绝热层和光电薄膜通过下电极层键合在一起。本实用新型采用无机-有机杂化的多孔SiO2薄膜材料作为热绝缘结构，克服了目前采用微桥结构、悬空结构和空气隙结构作为集成式器件热绝缘结构的存在的机械强度差、容易发生龟裂、坍塌、脱落等问题，提高了集成式热释电光谱探测器芯片的力学性能及抗冲击性能。
文档编号G01N21/27GK202649102SQ201220323818
公开日2013年1月2日 申请日期2012年7月5日 优先权日2012年7月5日
发明者李永辉, 易宏, 黄家新 申请人:昆明斯派特光谱科技有限责任公司