基于表面等離激元超材料的紅外熱傳感器研究

吳元慶,李崎嫚,劉春梅,王 婷

(渤海大學 物理科學與技術學院,遼寧 錦州 121013)

非制冷紅外熱傳感器是一種利用熱敏材料進行紅外探測的器件,通過輻射吸收將紅外信號轉換成電信號[1]。熱敏材料的電阻變化類型可以分為正溫度系數(shù)和負溫度系數(shù),它以細微的溫度變化產(chǎn)生電阻值波動為原理,在紅外探測中通過輸出信號的改變來進行紅外信號的探測[2]。

近年來紅外技術發(fā)展迅速,尤其是在軍工領域,但是如何提高探測器對紅外輻射的吸收能力,仍舊是研究人員關注的熱點[3]。基于等離激元的超材料技術被用于提高紅外探測器的紅外吸收能力,可以有效提高紅外探測精度和紅外隱身能力。Chang 等[4]通過二維金屬孔陣列超材料結構,實現(xiàn)InAs 量子阱紅外探測器效率的提高,通過調整結構參數(shù),實現(xiàn)探測器的共振波長達到約9 μm,從而使探測器的紅外吸收能力大幅提高,約為原來吸收率的1.3 倍。Zhang 等[5]設計了一種用于紅外窄帶吸收的完美吸收器,采用兩對金屬-介質超材料疊層技術,通過間隔層材料的特性形成不同的能量耗散機制,從而形成兩個吸收率大于98%的高吸收峰結構,可以用于材料和器件的紅外吸收效率提高。但是上述結構均為三維結構,制作工藝復雜,對于器件加工來說,難度較大,不利于批量生產(chǎn)。且上述結構對器件的調整過大,對于非制冷紅外探測器的熱分布具有較大影響,不利于其穩(wěn)定工作。

為了進一步提高非制冷紅外探……