苏州医工所提出非制冷红外探测器灵敏度增强新方法

科研信息网 刘洋 2019-10-30 16:32:16
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  红外热探测器是在吸收红外辐射后,使探测材料的温度、电动势、电阻率等发生变化,根据这些变化来反馈探测目标的红外辐射能量或功率。近年来,基于薄膜压电原理的红外探测器成为国内外红外热探测器的研究热点之一,该类探测器通过谐振薄膜本征温度特性引起传感器谐振频率移动,来反映红外辐射的信息。其中,薄膜压电Lamb波传感器无需电容式传感器驱动所需的物理间隙,并且具备非制冷、低功耗、高CMOS工艺兼容性等优势,成为当前红外探测核心器件的理想选择之一然而,薄膜压电Lamb波传感器用作红外探测时,红外辐射与传感器谐振频率之间的相关性有待深入研究,旨在为探测器性能的增强提供科学依据。

  中国科学院苏州生物医学工程技术研究所检验室李传宇、周连群等开展了基于光--声效应的薄膜压电Lamb波红外探测技术研究。研究人员根据薄膜压电Lamb波的振动及传感机制,建立了光-热及热-声转化理论模型,论证了光-热及热-声转化效率与传感器关键物理参数之间的关系。根据理论和实验分析,提出一种通过Lamb波传感器涂覆聚多巴胺(PDA)纳米粒子的方式(PDA-Lamb)增强红外探测灵敏度的新方法。

  研究人员将Lamb波传感器的零阶对称(S0)模式和零阶反对称(A0)模式,以及PDA-LambA0模式三种模式作为研究对象。三种模式在红外光照射前后分别产生不同的频移,通过比较频率相对移动量来反映红外探测的灵敏度。结果表明:红外光开启瞬间,PDA