Болометры с МЭМС-мембранами на базе материалов с колоссальным магнетосопротивлением (КМС)

Новизна

• Чувствительность КМС-болометра с температурным коэффициентом сопротивления ТКР=7.4% К^-1 соответствует эффективной шумовой температуре NETD = 120 nK/√Hz [1];
• Впервые получены пленки сложных оксидов с рекордным температурным коэффициентом сопротивления ТКР=34.9% К^-1 на комнатной температуре [2];
• Матрицы свободностоящих мембран из многослойных КМС-гетероструктур, синтезированных на кремниевых пластинах, изготовлены с помощью МЭМС-технологии [3].

Технология создания инфракрасных болометрических матриц по технологии МЭМС:

• Гетероэпитаксиальные многослойные тонкопленочные структуры сложных оксидов синтезируются методом вакуумного напыления (PVD);
• Фотолитографический процесс осуществляется на уже изготовленной сэндвич-структуре на кремниевых подложках;
• Свободностоящие мембраны изготавливаются методом сухого изотропного травления (ICP, индуктивно-связанная плазма);
• Бондинг матрицы болометров с коммерческой КМОП матрицей считывающих транзисторов.

Характеристики/результаты

Основные функциональные свойства прототипа неохлаждаемого ИК болометра на базе КМС пленки с ТКР = 7.4 % К^-1 на комнатной температуре [1]:

• Бэффективная шумовая температура
  NETD= 120nK/√Hz;
• Бдетектирующая способность на частоте кадров 30 Hz:
  D=2x10⁹cm √Hz W^-1
  с размером пикселей 50x50 um² и
  D=6x10⁸cm √Hz W^-1
  с размером пикселей 15x15 um².

Стадия разработки

Правовая защита

[1] A. Lisauskas, S. I. Khartsev, A.M. Grishin, Tailoring the colossal magnetoresistivity: La_0.7(Pb_0.63 Sr_0.37)_0.3MnO₃
thin-film uncooled bolometer, Appl. Phys. Lett. 77, 756 (2000).

[2] S.I. Khartsev, A.M. Grishin, Materials Research Society Proceedings 666, F7.12 (2001).

[3] J.-H. Kim, A.M. Grishin, Free-standing epitaxial La_1-x(Sr,Ca)_xMnO₃ membrane on Si for uncooled infrared microbolometer, Appl. Phys. Lett. 87, 033502 (2005).