Конструкция и характеристики неохлаждаемых болометрических инфракрасных решеток на основе аморфного кремния

Неохлаждаемые тепловые детекторы болометрического типа, объединенные в матрицу, размещенную в фокальной плоскости, в последнее время активно применяются в инфракрасном или терагерцовом поле обнаружения, поскольку обладают низкой стоимостью и высокой эффективностью обнаружения, совместимы с кремниевой КМОП-технологией, а также работают при комнатной температуре. Характеристики таких детекторов зависят от оптимизации критических параметров, которые определяются геометрической конструкцией, электрическими, оптическими и тепловыми свойствами применяемых материалов. В статье рассмотрены эксплуатационные характеристики пикселей двумерных массивов неохлаждаемых микроболометров на основе термочувствительных пленок аморфного кремния. Поскольку эти массивы значительно уменьшают размер сенсора, они становятся предпочтительным форматом для большинства современных приложений. 

1. Wood R. A., Han C. J., Kruse P. W. (1992) Integrated Uncooled Infrared Detector Imaging Arrays. Solid-State Sensor and Actuator Workshop, 5th Technical Digest. IEEE. 132–135.

2. Takamuro Daisuke, Tomohiro Maegawa, Takaki Sugino (2011) Development of New SOI Diode Structure for Beyond 17 um Pixel Pitch SOI Diode Uncooled IRFPAs. Proceedings of SPIE – the International Society for Optical Engineering. 8012, 80121E.

3. Li C., Han C. J., Skidmore G. D., Hess. C. (2010) DRS Uncooled VOx Infrared Detector Development and Production Status. Proc SPIE. 7660, 76600V.

4. Biao Li (2004) Design and Simulation of an Uncooled Double-Cantilever Microbolometer with the Potential for ~ mK NETD. Sensor and Actuators A: Physical. 112 (2), 351–359.

5. Sedky S., Fiorini P., Caymax M., Agnes V., Baert C. (1998) IR Bolometers Made of Polycrystalline Silicon Germanium. Sensors and Actuators A. 66 (1–3), 193–199.

6. Heredia-J. A., Torres-J. A., De la Hidalga-W. F. J., Jaramillo-N. A. (2002) A Boron Doped Amorphous Silicon Thin-Film Bolometer for Long Wavelength Detection. Mat. Res. Soc. Symp. Proc. (744), M5.26.1–M5.26.6.

7. Kosarev A., Moreno M., Torres A., Zuñiga C. (2008) IR Sensors Based on Silicon–Germanium–Boron Alloys Deposited by Plasma: Fabrication and Characterization. J. of Non-Crystalline Solids. 354 (19–25), 2561–2564.

8. Tisse C.-L., Tissot J.-L., Crastes A. (2012) An Information-Theoretic Perspective on the Challenges and Advances in the Race Toward 12 μm Pixel Pitch Megapixel Uncooled Infrared Imaging. Proceedings of the SPIE. 8353.

9. Hee Yeom Kim, Kyoung Min Kim, Byeong Il Kim et al. (2011) Mechanical Robustness of FPA in a-Si Microbolometer with Fine Pitch. Sensors & Transducers Journal (11), 56–63.

10. Abbasi S., Shafique A., Ceylan O., Kaynak C. B., Kaynak M., Gurbuz Y. (2018) A Test Platform for the Noise Characterization of SiGe Microbolometer ROICs. IEEE Sensors Journal (18), 6217.

11. Mottin E., Bain A., Martin J. L., Ouvrier-Buffet J. L., Bisotto S., Yon J. J., Tissot J. L. (2003) Uncooled Amorphous Silicon Technology Enhancement for 25 μm Pixel Pitch Achievement. Proceedings of the SPIE. 4820, 200–207.

12. Murphy D., Ray M., Wyles J., Asbrock J., Hewitt C., Wyles R., Gordon E., Sessler T., Kennedy A., Baur S., Van Lue D. (2004) Performance Improvements for VOx Microbolometer FPAs. Proceedings of the SPIE. 5406, 531–540.