bsuirДоклады БГУИРDoklady BGUIR1729-76482708-0382БГУИР10.35596/1729-7648-2025-23-4-29-34bsuir-4179Research ArticleСтатьиРасчет интегрального коэффициента поглощения чувствительного элемента неохлаждаемого теплового детектора болометрического типаCalculation of the Integral Absorption Coefficient of the Sensitive Element of an Uncooled Thermal Detector of the Bolometric TypeЖамойтьА. Е.ZhamoitA. E.

Жамойть Александр Евгеньевич, вед. инж. отрасл. лаб. новых технологий и материалов науч.-технич. центра 

220108, Минск, ул. Корженевского, 16, каб. 247 

Тел.: +375 29 198-59-49 

Zhamoit Aleksander Evgen’evich, Leading Engineer of the Branch La­ boratory of New Technologies and Materials Scientific and Technical Center 

220108, Republic of Belarus, Minsk, Korzhenevskogo St., 16, Off. 247 

Tel.: +375 29 198-59-49 

AZhamoit@integral.byСоловьёвЯ. А.SolovjovJa. A.

д-р. техн. наук, доц., зав. отрасл. лаб. новых технологий и материалов 

Минск

Dr. Sci. (Tech.), Associate Professor, Head of the Branch Laboratory of New Technologies and Materials 

Minsk 

ВидрицкийА. Э.VidritskiyA. E.

вед. инж. отрасл. лаб. новых технологий и материалов науч.-технич. центра 

Минск

Leading Engineer of the Branch La­ boratory of New Technologies and Materials Scientific and Technical Center 

Minsk 

ОАО «ИНТЕГРАЛ» – управляющая компания холдинга «ИНТЕГРАЛ»JSC “INTEGRAL” – Manager Holding Company “INTEGRAL” (JSC “INTEGRAL”)OAO «ИНТЕГРАЛ» – управляющая компании холдинга «ИНТЕГРАЛ» (ОАО «ИНТЕГРАЛ»)JSC “INTEGRAL” – Manager Holding Company “INTEGRAL” (JSC “INTEGRAL”)2025030920252342934Copyright © Жамойть А.Е., Соловьёв Я.А., Видрицкий А.Э., 20252025Жамойть А.Е., Соловьёв Я.А., Видрицкий А.Э.Zhamoit A.E., Solovjov J.A., Vidritskiy A.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/4179

В настоящее время неохлаждаемые тепловые детекторы являются одними из наиболее востребованных фотоприемных устройств, поскольку сочетают в себе приемлемые оптические характеристики при отсутствии необходимости поддерживать нужную температуру. Основное преимущество неохлаж­даемых тепловых детекторов перед охлаждаемыми – относительная дешевизна изготовления. Из этого следует и основной недостаток – уменьшение чувствительности за счет воздействия температуры внешней среды на прибор. Изменение толщин конструктивных слоев активных элементов микроболометрической матрицы является одним из наиболее легкодоступных способов повышения чувствительности. Путем моделирования спектров поглощения и последующего расчета интегрального коэффициента поглощения в диапазоне длин волн от 8 до 14 мкм установлено, что этот коэффициент увеличивается с 60 до 81 % при уменьшении толщины поглощающего слоя из NiCr с 10 до 4 нм. Полученные результаты могут быть использованы для повышения оптических характеристик изготавливаемых неохлаждаемых тепловых детекторов болометрического типа.

Currently, uncooled thermal detectors are among the most popular photodetectors, since they combine acceptable optical characteristics without the need to maintain the desired temperature. The main advantage of uncooled thermal detectors over cooled ones is the relative cheapness of manufacture. This also implies the main disadvantage - a decrease in sensitivity due to the effect of the ambient temperature on the device. Changing the thickness of the structural layers of the active elements of the microbolometric matrix is one of the most easily accessible ways to increase sensitivity. By modeling the absorption spectra and then calculating the integral absorption coefficient in the wavelength range from 8 to 14 μm, it was found that this coefficient increases from 60 to 81 % with a decrease in the thickness of the absorbing NiCr layer from 10 to 4 nm. The results obtained can be used to improve the optical characteristics of manufactured uncooled thermal detectors of the bolometric type.

фотоприемное устройствоотражающий слойоптический резонаторчувствительный элементИК-диапазонкоэффициент поглощениятеплоемкостьphotodetectorreflective layeroptical resonatorsensitive elementIR rangeintegral absorption coefficientheat capacityReferencesМикроболометрический детектор, чувствительный в двух спектральных диапазонах / С. А. Жукова [и др.] // Прикладная физика. 2016. Т. 4. С. 67–72.Zhukova S. A., Turkov V. E., Demin S. A., Troshin B. V. (2016) Microbolometer Detector That is Sensitive in Two Spectral Bands. Applied Physics. 4, 67–72 (in Russian).Оптимальное проектирование МЭМС-элемента приемника ИК изображения на основе термопары / С. А. Федирко [и др.] // Проблема разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем – 2016: тр. VII Всерос. науч.-техн. конф. 2016. Т. 4. С. 59–64.Fedirko V. A., Hafizov R. Z., Fetisov E. A. (2016) Optimal Design of MEMS Thermopile Element for IR Imager Array. The Problem of Developing Promising Micro- and Nanoelectronic Systems – 2016, Proceedings of the VII All-Russian Scientific and Technical Conference. 4, 59–63 (in Russian).Матричные микроболометрические приемники для инфракрасного и терагерцового диапазонов / М. А. Демьяненко [и др.] // Оптический журнал. 2009. Т. 76, вып. 12. С. 5–11.Demyanenko M. A., Isaev D. G., Avsiuk V. N., Fomin B. I., Aseev A. L., Knyazev B. A., et al. (2009) Matrix Microbolometric Receivers for Infrared and Terahertz Ranges. Optical Journal. 76 (12), 5–11 (in Russian).Неохлаждаемые матричные микроболометрические приемники ИК излучения на основе золь-гель VOx / В. Н. Овсюк [и др.] // Прикладная физика. 2005. № 6. С. 114–117.Ovsyuk V. N., Shashkin V. V., Demyanenko M. A., Fomin B. I., Vasilyeva L. L., Soloviev A. P. (2005) Uncooled Microbolometric IR FPA Based on Sol-Gel VO x. Applied Physics. (6), 114–117 (in Russian).Зверев, В. А. Оптические материалы. Часть 2 / В. А. Зверев, Е. В. Кривопустова, Т. В. Точилина. СПб.: НИУ ИТМО, 2013.Zverev V. A., Krivopustova E. V., Tochilina T. V. (2013) Optical Materials. Part 2. Saint Petersburg, ITMO Research Institute (in Russian).Рогальский, А. Инфракрасные детекторы / А. Рогальский; пер. с англ. А. В. Войцеховского. Новосибирск: Наука, 2003.Rogalsky A. (2003) Infrared Detectors Translated from English by A. V. Wojciechowski. Novosibirsk, Nauka Publ. (in Russian).Uncooled Thermal MWIR Imagers for High-Temperature Imaging Applications / M. Michel [et al.] // ElectroOptical and Infrared Systems: Technology and Applications XX. 2023.Michel M., Blaeser S., Litke A., Zakizade E., Weyers S., Weiler D. (2023) Uncooled Thermal MWIR Imagers for High-Temperature Imaging Applications. Electro-Optical and Infrared Systems: Technology and Applications XX.Smith, P. W. A Bistable Fabry‐Perot Resonator / P. W. Smith, E. H. Turner // Applied Physics Letters. 1977. Vol. 30, No 6. P. 280–281.Smith P. W., Turner E. H. (1977) A Bistable Fabry‐Perot Resonator. Applied Physics Letters. 30 (6), 280–281.Finite-Difference Time-Domain Methods / F. L. Teixeira et al.] // Nat Rev Methods Primers. 2023. Vol. 3.Teixeira F. L., Sarris C., Yisong Zhang, Dong-Yeop Na, Berenger J.-P., Su Y., et al. (2023) Finite-Difference Time-Domain Methods. Nat Rev Methods Primers. 3.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.