紅外線傳感器、熱檢測(cè)元件及使用了它的熱檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供能夠提高紅外線傳感器的靈敏度的紅外線傳感器、熱檢測(cè)元件及使用它的熱檢測(cè)方法。上述紅外線傳感器具備依次層疊有第1電極11、電介質(zhì)膜12和第2電極13的熱檢測(cè)元件10以及電荷檢測(cè)機(jī)構(gòu)21，電介質(zhì)膜12顯示反鐵電性，且在規(guī)定的測(cè)定環(huán)境下具有自發(fā)極化，電荷檢測(cè)機(jī)構(gòu)21算出因自發(fā)極化的變化而流通的松弛電流量，基于松弛電流量的溫度依賴性，檢測(cè)熱檢測(cè)元件10的熱。
【專利說明】紅外線傳感器、熱檢測(cè)元件及使用了它的熱檢測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及紅外線傳感器、熱檢測(cè)元件及使用了它的熱檢測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]紅外線傳感器基于其檢測(cè)原理大致分為量子型和熱型。其中，熱型由于不需要用于應(yīng)對(duì)噪聲的冷卻，所以備受注目，在人體感應(yīng)傳感器等中普及。這樣的熱型的紅外線傳感器具備吸收紅外線的熱能并產(chǎn)生溫度變化而使電性質(zhì)變化的熱檢測(cè)元件。
[0003]近年來，從高靈敏度化、高響應(yīng)性等觀點(diǎn)考慮，希望熱檢測(cè)元件的一個(gè)像素的大小非常小，期望電介質(zhì)材料的薄膜化。因此，提出了以利用旋涂法制造的PZT為電介質(zhì)材料的熱釋電傳感器(參照專利文獻(xiàn)I)。專利文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特表2003-530538號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]然而，專利文獻(xiàn)I中記載的紅外線傳感器還不能說是靈敏度充分的，從而尋求一種靈敏度更良好的紅外線傳感器。
[0006]本發(fā)明是鑒于上述狀況而作出的，其目的在于提供能夠提高紅外線傳感器的靈敏度的紅外線傳感器、熱檢測(cè)元件及使用了它的熱檢測(cè)方法。
[0007]解決上述課題的本發(fā)明的方式涉及一種紅外線傳感器，其特征在于，具備依次層疊有第I電極、電介質(zhì)膜和第2電極的熱檢測(cè)元件以及電荷檢測(cè)機(jī)構(gòu)，上述電介質(zhì)膜顯示反鐵電性，且在規(guī)定的測(cè)定環(huán)境下具有自發(fā)極化，上述電荷檢測(cè)機(jī)構(gòu)算出在上述自發(fā)極化變化的過程中流通的電流量，基于上述電流量的溫度依賴性，檢測(cè)上述熱檢測(cè)元件的熱。
[0008]在上述方式中，使用顯示反鐵電性、且在規(guī)定的測(cè)定環(huán)境下具有自發(fā)極化的電介質(zhì)膜，能夠提高紅外線傳感器的靈敏度。
[0009]另外，優(yōu)選上述電介質(zhì)膜以在上述規(guī)定的測(cè)定環(huán)境下上述自發(fā)極化緩慢變化的方式構(gòu)成。
[0010]由此，能夠降低因自發(fā)極化而流通的電流的速度，可精度良好地算出電流量。
[0011]另外，優(yōu)選上述電介質(zhì)膜在(111)面優(yōu)先取向。由此，能夠抑制引起相變所需的電壓的消耗量。
[0012]另外，優(yōu)選上述第I電極和上述第2電極中的一方與電源連接，上述第I電極和上述第2電極中的另一方與上述電荷檢測(cè)機(jī)構(gòu)連接。
[0013]由此，能夠以簡(jiǎn)易的構(gòu)成實(shí)現(xiàn)基于上述電流量的溫度依賴性的熱檢測(cè)。
[0014]另外，本發(fā)明的另一個(gè)方式涉及一種熱檢測(cè)元件，其特征在于，是依次層疊有第I電極、電介質(zhì)膜和第2電極的熱檢測(cè)元件，上述電介質(zhì)膜顯示反鐵電性，且在規(guī)定的測(cè)定環(huán)境下具有自發(fā)極化。
[0015]在上述方式中，使用顯示反鐵電性、且在規(guī)定的測(cè)定環(huán)境下具有自發(fā)極化的電介質(zhì)膜，能夠提高紅外線傳感器的靈敏度。
[0016]另外，本發(fā)明的另一個(gè)方式涉及一種使用了熱檢測(cè)元件的熱檢測(cè)方法，其特征在于，是使用了設(shè)置在第I電極和第2電極之間的電介質(zhì)膜顯示反鐵電性、且在規(guī)定的測(cè)定環(huán)境下具有自發(fā)極化的熱檢測(cè)元件的熱檢測(cè)方法，具有對(duì)上述電介質(zhì)膜施加使上述自發(fā)極化產(chǎn)生的電壓的工序、和算出因上述自發(fā)極化而流通的電流量，基于上述電流量的溫度依賴性，檢測(cè)上述熱檢測(cè)元件的熱的工序。
[0017]在上述方式中，使用顯示反鐵電性、且在規(guī)定的測(cè)定環(huán)境下具有自發(fā)極化的電介質(zhì)膜，能夠提高紅外線傳感器的靈敏度。
[0018]另外，優(yōu)選使用將算出的上述電流量與基準(zhǔn)值比較而得的差分來檢測(cè)上述熱檢測(cè)元件的熱。由此，可以基于所得到的差分的溫度依賴性，進(jìn)行熱檢測(cè)元件的熱檢測(cè)。
[0019]另外，優(yōu)選上述基準(zhǔn)值是在遮擋紅外線的狀態(tài)下由上述熱檢測(cè)元件產(chǎn)生的電流量、或者由不產(chǎn)生基于紅外線的電阻變化的參照用熱檢測(cè)元件產(chǎn)生的電流量。由此，能夠求出電流量之間的差分，能夠減小每次測(cè)定產(chǎn)生的誤差所帶來的影響，因此能夠提高紅外線傳感器的靈敏度。應(yīng)予說明，得到上述差分的方法有利用電路構(gòu)成來抵消的方法、通過運(yùn)算處理來減去取得的數(shù)據(jù)的方法等。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的紅外線傳感器的簡(jiǎn)要構(gòu)成的圖。
[0021]圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的紅外線傳感器的簡(jiǎn)要構(gòu)成的圖。
[0022]圖3是對(duì)規(guī)定測(cè)定環(huán)境下的電介質(zhì)膜的能量狀態(tài)圖進(jìn)行說明的示意圖。
[0023]圖4是表示實(shí)施例1的測(cè)定結(jié)果的時(shí)間圖。
[0024]圖5是表示實(shí)施例1?6的P-E曲線的圖。
[0025]圖6是對(duì)于實(shí)施例表不松弛電流的量的時(shí)間依賴性的圖。
[0026]圖7是對(duì)于實(shí)施例2?6表不電流-時(shí)間曲線的圖。
[0027]圖8是對(duì)于實(shí)施例2?4表不電荷量和溫度的關(guān)系的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]以下，基于圖1?圖8，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式詳細(xì)進(jìn)行說明。所述實(shí)施方式是本發(fā)明的一個(gè)方式，并不限定該發(fā)明，可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)任意變更。應(yīng)予說明，對(duì)圖1?圖8的構(gòu)成部件中相同的部件標(biāo)記相同符號(hào)，適當(dāng)?shù)厥÷粤苏f明。
[0029]1.紅外線傳感器
[0030](I)簡(jiǎn)要構(gòu)成
[0031]圖1 (a)?(b)是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的紅外線傳感器的簡(jiǎn)要構(gòu)成的圖。
[0032]圖1 (a)所示的紅外線傳感器I具備熱檢測(cè)元件10、電源20和電荷檢測(cè)機(jī)構(gòu)21。雖省略了圖示，但封裝它們的窗材、罩等的構(gòu)成可以使用公知的構(gòu)成。
[0033]熱檢測(cè)元件10依次具備第I電極11、顯示反鐵電性的電介質(zhì)膜12和第2電極13。其中，第I電極11與電源20連接，第2電極13與電荷檢測(cè)機(jī)構(gòu)21連接。
[0034]熱檢測(cè)元件10具有根據(jù)紅外線的熱能、電壓信號(hào)產(chǎn)生溫度變化，使電性質(zhì)變化，輸出電流信號(hào)的性質(zhì)。由此，在紅外線傳感器I中，紅外線的熱能等作為電流信號(hào)而被檢測(cè)，基于這點(diǎn)來檢測(cè)接收的紅外線光。
[0035]電介質(zhì)膜12具有若被施加規(guī)定電壓，則從反鐵電相AF向鐵電相F進(jìn)行相變(AF — F)的性質(zhì)。規(guī)定電壓是具有例如相變(AF — F)所需的最低限度的相變電壓VF以上的電壓的矩形脈沖。由此，施加電壓大于相變電壓VF，會(huì)可靠地引起相變(AF —F)。但是，上述規(guī)定電壓并不限于這樣的矩形脈沖。
[0036]另一方面，在電介質(zhì)膜12中，根據(jù)矩形脈沖，可逆地引起相變。即，通過停止施加矩形脈沖，電介質(zhì)膜12從鐵電相F向反鐵電相AF進(jìn)行相變(F — AF)。
[0037]隨著該相變(F — FA),由熱檢測(cè)元件10產(chǎn)生電流(以下稱為松弛電流)。松弛電流的總量依賴于由相變(AF —F)引起的電荷量，松弛電流流通的時(shí)間依賴于溫度。因此，一定時(shí)間內(nèi)流通的松弛電流量具有溫度依賴性，由電荷檢測(cè)機(jī)構(gòu)21算出。即，本發(fā)明的實(shí)施方式的紅外線傳感器I具有基于松弛電流量的溫度依賴性來檢測(cè)熱檢測(cè)元件10的熱的功倉泛。
[0038]具有這樣的功能的紅外線傳感器不限于圖1 (a)的構(gòu)成，也可以是電源20與電荷檢測(cè)機(jī)構(gòu)21分別與接地22、23連接的圖1 (b)所示的紅外線傳感器2的構(gòu)成。另外，將電壓分壓的電阻14可以被并列設(shè)在電介質(zhì)膜12等來構(gòu)成熱檢測(cè)元件，在不變更本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，可以并列連接電源、熱檢測(cè)元件以及電荷檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
[0039]此外，就構(gòu)成本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的紅外線傳感器而言，如圖2 (a)?(b)所示，積分電路24可以被構(gòu)成為電荷檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
[0040]例如，圖2 Ca)所示的紅外線傳感器3具備施加電壓的輸入電源25、熱檢測(cè)元件
10、作為電荷檢測(cè)機(jī)構(gòu)的積分電路24和檢測(cè)積分電路24的信號(hào)的檢測(cè)裝置26而構(gòu)成。
[0041]積分電路24具備運(yùn)算放大器27。運(yùn)算放大器27具有+輸入端子27a、一輸入端子27b以及輸出端子27c。+輸入端子27a與接地28連接，一輸入端子27b與第2電極13連接，輸出端子27c與檢測(cè)裝置26連接。在一輸入端子27b和輸出端子27c之間，與運(yùn)算放大器27并列地設(shè)置電容器29，儲(chǔ)存從運(yùn)算放大器27輸出的電荷。應(yīng)予說明，如圖所示，可介由電容器30使+輸入端子接地。
[0042]根據(jù)具備這樣的積分電路24的紅外線傳感器3，能夠利用電容器29和運(yùn)算放大器27將從熱檢測(cè)元件10流出的電流轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)并放大，利用檢測(cè)裝置26檢測(cè)放大的電壓。
[0043]圖2 (b)所示的紅外線傳感器4的構(gòu)成除圖2 Ca)的構(gòu)成之外，還具備參照用熱檢測(cè)元件，即參照元件31。參照元件31可以使用與例如熱檢測(cè)元件10相同的熱檢測(cè)元件，在紅外線的入射面設(shè)置遮擋板而構(gòu)成。在參照元件31中，將上述第I電極11、電介質(zhì)膜12以及第2電極13與電阻14并列設(shè)置，它們的一方與接地32連接，它們的另一方與熱檢測(cè)元件10連接。S卩，在圖2 (b)中，參照元件31和熱檢測(cè)元件10以串聯(lián)的方式連接，介由其間的共用的連接線與運(yùn)算放大器27的一輸入端子27b連接。
[0044]具備參照元件31的紅外線傳感器4的功能如下。即，即使在因紅外線傳感器的設(shè)置環(huán)境、經(jīng)時(shí)劣化等而導(dǎo)致熱檢測(cè)元件10的電流中產(chǎn)生誤差的情況下，這樣的誤差也能夠在來自使用與例如熱檢測(cè)元件10相同的元件而構(gòu)成的參照元件31的電流中同等產(chǎn)生。因此，能夠?qū)稍型犬a(chǎn)生的電流的誤差在積分中相抵消，能夠防止輸出電壓中產(chǎn)生誤差。由此，能夠正確地檢測(cè)電阻值的變化，能夠提高紅外線傳感器的靈敏度。
[0045]應(yīng)予說明，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，電荷檢測(cè)機(jī)構(gòu)承擔(dān)算出松弛電流量的部分和使用松弛電流量進(jìn)行熱檢測(cè)的部分，但這些部分也可以獨(dú)立構(gòu)成。
[0046](2)熱檢測(cè)元件
[0047]熱檢測(cè)元件10如上所述，依次具備第I電極11、電介質(zhì)膜12和第2電極13。
[0048]其中，電介質(zhì)膜12顯示反鐵電性，且在規(guī)定的測(cè)定環(huán)境下具有自發(fā)極化。在圖3中，示出在規(guī)定的測(cè)定環(huán)境下的電介質(zhì)膜12的能量狀態(tài)圖的示意圖。如圖所示，電介質(zhì)膜12在規(guī)定的測(cè)定環(huán)境下，具有作為亞穩(wěn)態(tài)的鐵電相F和作為穩(wěn)定狀態(tài)的反鐵電相AF。
[0049]通過矩形脈沖的施加，從穩(wěn)定狀態(tài)向亞穩(wěn)態(tài)發(fā)生相變(AF — F)，通過停止矩形脈沖的施加，從亞穩(wěn)態(tài)向穩(wěn)定狀態(tài)發(fā)生相變(F — AF)0此時(shí)，相變(F — AF)的速度受活化能Ea限制，矩形脈沖的施加停止后相變(F — AF)仍繼續(xù)，鐵電相F作為亞穩(wěn)態(tài)存在，具有自發(fā)極化。
[0050]本發(fā)明的實(shí)施方式著眼于相變(F — AF)的速度有溫度依賴性，找出松弛電流量作為與該相變(F — AF)的速度相關(guān)的值，基于該松弛電流量來檢測(cè)熱檢測(cè)元件10的熱。
[0051]活化能Ea的大小可根據(jù)電介質(zhì)膜的構(gòu)成來調(diào)節(jié)。由此，優(yōu)選電介質(zhì)膜12以成為在規(guī)定的測(cè)定環(huán)境下自發(fā)極化緩慢變化的活化能Ea的方式構(gòu)成。由此，在矩形脈沖的施加停止后鐵電相F以亞穩(wěn)態(tài)的形式存在的時(shí)間變長，能夠降低松弛電流的速度，精度良好地算出松弛電流量。
[0052]特別優(yōu)選電介質(zhì)膜12以成為在OV且室溫附近自發(fā)極化緩慢變化的活化能Ea的方式構(gòu)成。由此，在紅外線傳感器的主要設(shè)置溫度環(huán)境下，可基于松弛電流量實(shí)施熱檢測(cè)，能夠提高利用性。應(yīng)予說明，室溫附近是260~320K。
[0053]如上所述，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，調(diào)節(jié)電介質(zhì)膜的構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)與較廣泛的溫度環(huán)境對(duì)應(yīng)的好靈敏度的紅外線傳感器。
[0054]另外，優(yōu)選電介質(zhì)膜12在(111)面優(yōu)先取向。由此，能夠使對(duì)極化方位的變化有效的執(zhí)行電壓的比例增大，能夠抑制引起相變所需的電壓的消耗。BLFM等的反鐵電性由相對(duì)于ABO3結(jié)構(gòu)的晶胞為4倍周期的超晶格結(jié)構(gòu)引起，晶胞的電荷中心的偏離是存在于從a軸和b軸扭轉(zhuǎn)的方位的。因此，由施加的電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)和晶胞的電荷中心的角度大時(shí)，例如(100)面的情況下，對(duì)極化方位的變化有效的執(zhí)行電壓變小，相變所需的電壓變大，所以不優(yōu)選。
[0055] 另外，電介質(zhì)膜12的厚度優(yōu)選50~600nm,更優(yōu)選150~400nm。其理由是如果電介質(zhì)膜的厚度小于上述范圍，則容易變得難以吸收紅外線，如果電介質(zhì)膜的厚度大于上述范圍，則熱容量變大而會(huì)對(duì)紅外線傳感器的靈敏度和對(duì)應(yīng)速度產(chǎn)生影響，從而不優(yōu)選。
[0056]應(yīng)予說明，熱檢測(cè)元件10的第I電極11和第2電極13可以使用具有導(dǎo)電性的材料，具體而言可以使用Pt、T1、Cr、Al、Au、Cu等。這樣的第I電極11和第2電極13為層狀或薄膜狀。這些形狀、材料、厚度等可以在不變更本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)變更。
[0057]作為以上說明的電介質(zhì)膜12，例如可舉出以下的組成式(I)~(2)所示的構(gòu)成。
[0058](Bih, Lax) (Fe卜y, Mny) O3 (I)
[0059](Bi1-^Lax) (Fe1^z, Mny, Tiz) O3 (2)
[0060]上述式(I)~(2)所示的電介質(zhì)膜被構(gòu)成為具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的ABO3型結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物。A位配位了 12個(gè)氧,另外，B位配位了 6個(gè)氧而形成八面體(octahedron)。
[0061]例如，上述式(I)所不的電介質(zhì)膜含有B1、La、Fe和Mn,被表不為含有鐵酸秘(BiFe03)、鐵酸鑭(LaFeO3)和錳酸鉍(BiMnO3)的復(fù)合氧化物。
[0062]另外，上述式(2)所示的電介質(zhì)膜含有B1、La、Fe、Mn以及Ti，是將上述式(2)的Fe的一部分置換成Ti的復(fù)合氧化物。
[0063]式(I)?(2)中，x、y和z均可取大于O且小于I的值。這些值可以表現(xiàn)形成電介質(zhì)膜時(shí)的原料的投入量，也可以表現(xiàn)形成后的電介質(zhì)膜的組成。另外，電介質(zhì)膜不限于上述構(gòu)成，可以在不變更本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，含有其它化合物、金屬。另外，在各種分析中，各復(fù)合氧化物包括無法檢測(cè)B1、La、Fe、Mn、Ti和O2以外的元素的情況、確認(rèn)痕量的情況以及因不足.過量而從化學(xué)計(jì)量的組成偏離的情況。
[0064]2.熱檢測(cè)方法
[0065]接下來，對(duì)使用了上說明的熱檢測(cè)元件10的熱檢測(cè)方法進(jìn)行說明。
[0066]圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的熱檢測(cè)方法的時(shí)間圖，也是后述實(shí)施例1的測(cè)定結(jié)果?？v軸表示電流的大小，橫軸表示時(shí)間。
[0067]首先，在時(shí)間Oms的時(shí)刻開始施加矩形脈沖P。然后，在時(shí)間Oms?0.5ms的期間，電壓值從OV上升到20V(S1)。在該期間，引起從反鐵電相AF向鐵電相F的相變(AF — F)，基于此，電流流通。
[0068]接著，時(shí)間0.5ms?1.5ms的期間在一定電壓下保持(S2)。
[0069]然后，在時(shí)間1.5ms的時(shí)刻停止矩形脈沖P的施加。在時(shí)間1.5ms的時(shí)刻以后,鐵電相F仍以亞穩(wěn)態(tài)的形式存在而具有自發(fā)極化，由虛線區(qū)域N表示的松弛電流流通。在時(shí)間1.5ms?2.0ms的期間，電壓從20V下降到OV (S3)，電壓變成O后，松弛電流仍流通。
[0070]在本發(fā)明的實(shí)施方式中，將松弛電流積分而算出松弛電流量，將其作為熱檢測(cè)用的測(cè)定值來與規(guī)定的基準(zhǔn)值比較。
[0071]基準(zhǔn)值優(yōu)選為在遮擋紅外線的狀態(tài)下由上述熱檢測(cè)元件產(chǎn)生的電流量或者由不因紅外線影響而產(chǎn)生電阻變化的參照用熱檢測(cè)元件產(chǎn)生的電流量。由此，能夠使用比較電流量之間而得的差分進(jìn)行熱檢測(cè)，因此即便在每次測(cè)定都產(chǎn)生固有的偏移誤差、階段性誤差等的情況下，也能夠減小由該誤差所帶來的影響。但是，也可以使用規(guī)定的固定值作為基準(zhǔn)值，此時(shí)，能夠降低控制負(fù)荷。
[0072]應(yīng)予說明，紅外線的透過和遮擋可以使用控制液晶的取向性而切換光的透過.非透過的液晶面板、開關(guān)作為紅外線的路徑的窗部由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的快門等裝置。
[0073]另外，對(duì)用于得到熱檢測(cè)用的測(cè)定值的松弛電流的積分條件進(jìn)行說明。
[0074]松弛電流的積分的起點(diǎn)優(yōu)選為熱檢測(cè)元件10中的電壓為OV的時(shí)刻(圖4所示的2ms的時(shí)刻)。由此，能夠增大熱檢測(cè)用的測(cè)定值所含的松弛電流的比例，提高溫度依賴性，提高紅外線傳感器的靈敏度。
[0075]應(yīng)予說明，松弛電流的積分的起點(diǎn)可以為熱檢測(cè)元件10中的電壓為OV的時(shí)刻(圖4所示的2ms的時(shí)刻)以后的時(shí)刻(例如2.1ms的時(shí)刻)。由此，當(dāng)有由電源電路的信號(hào)延遲等引起的誤差時(shí)，可以避免該誤差。
[0076]應(yīng)予說明，由于熱檢測(cè)用的測(cè)定值中可以包含松弛電流，所以也可以將熱檢測(cè)元件的電壓成為OV之前的時(shí)刻，例如矩形脈沖的施加停止時(shí)刻(圖4所示的1.5ms的時(shí)刻)作為起點(diǎn)。
[0077]另外，松弛電流的積分時(shí)間優(yōu)選比Oms長且比30ms短。由此，能夠與例如I秒鐘內(nèi)接收30個(gè)單位的接收裝置中的每I個(gè)單位的接收時(shí)間(33ms)相比縮短積分時(shí)間。從抑制積分時(shí)間過度變長的觀點(diǎn)考慮，該積分時(shí)間更優(yōu)選為2ms~20ms，進(jìn)一步優(yōu)選為4ms~15ms.
[0078]其中，每I秒鐘的接收單位可以少于30單位時(shí)，能夠成為比上述積分時(shí)間更長的積分時(shí)間。
[0079]另外，松弛電流的積分的終點(diǎn)優(yōu)選為松弛電流的速度為規(guī)定值以下的時(shí)刻。由此，能夠結(jié)束相對(duì)于已經(jīng)得到的熱檢測(cè)用的測(cè)定值，實(shí)質(zhì)上對(duì)熱檢測(cè)的結(jié)果不產(chǎn)生影響的松弛電流的檢測(cè)而加快熱檢測(cè)處理，并且還能夠降低運(yùn)算負(fù)荷。
[0080]應(yīng)予說明，作為熱檢測(cè)用的測(cè)定值，對(duì)將松弛電流積分而得的松弛電流量的例子進(jìn)行了說明，但不限于此，只要與將松弛電流積而得的松弛電流量取得相關(guān)，也可以將松弛電流的速度、松弛電流的密度作為熱檢測(cè)用的測(cè)定值。
[0081]實(shí)施例
[0082]以下，示出實(shí)施例，但本發(fā)明不限于以下的例子。
[0083]<溶液制作(實(shí)施例1) >
[0084]首先，將乙酸鉍、乙酸鑭、乙酸鐵以及乙酸錳以物質(zhì)量比75:25:97:3混合，加入丙酸后，在熱板上在140°C時(shí)加熱攪拌I小時(shí)后，用丙酸調(diào)整成0.3molL-1，從而制作實(shí)施例1的BLFM前體溶液(溶液I)。
[0085]<溶液制作(實(shí)施例2~6) >
[0086]向?qū)嵤├?的原料中加入鈦酸四異丙酯(Titaniumtetraisopropoxide),使乙酸鉍、乙酸鑭、乙酸鐵、乙酸錳、以及鈦酸四異丙酯分別為物質(zhì)量比80:20:96:3:1、77.5:22.5:96:3:1、75:25:96:3:1、72.5:27.5:96:3:1、70:30:96:3:1，除此之外，用與上述BLFM前體溶液同樣的工序，制作實(shí)施例2~6的BLFMT前體溶液(溶液2~6)。
[0087]<第I電極、反鐵電膜以及第2電極制作(實(shí)施例1) >
[0088]首先，通過熱氧化在單晶硅基板的表面形成二氧化硅膜。接著，利用DC磁控濺射法，在二氧化硅膜上依次層疊膜厚為50nm的氮化鋁鈦膜、膜厚為10nm的銥?zāi)ぁ⒛ず駷?0nm的氧化銥?zāi)ひ约澳ず駷?50nm的鉬膜，由此制作第I電極。
[0089]用旋涂法以1500rpm在該第I電極上涂布上述溶液I。接著在熱板上在180°C加熱2分鐘后，在350°C加熱3分鐘。重復(fù)4次該涂布~加熱工序后，使用RTA (Rapid ThermalAnnealing,快速熱退火)裝置,在氮?dú)庀?在650°C加熱5分鐘。重復(fù)2次該一系列的工序，由此制作反鐵電膜。
[0090]使用金屬透過掩模(metal through mask),通過派射法在制作的反鐵電膜上形成膜厚為10nm的Pt電極圖案。接下來，使用RTA (快速熱退火)裝置，在氮?dú)庀拢?50°C進(jìn)行5分鐘燒結(jié)處理，制作第2電極。通過以上的工序制作實(shí)施例1的熱檢測(cè)元件。
[0091]<第I電極、反鐵電膜以及第2電極制作(實(shí)施例2~6) >
[0092]將旋涂法中使用的溶液分別變更為上述溶液2~6，除此之外，用與實(shí)施例1同樣的工序，制作實(shí)施例2~6的熱檢測(cè)元件。
[0093]<掃描式電子顯微鏡觀察>
[0094] 利用斷裂面的掃描電子顯微鏡(SEM)觀察實(shí)施例1~6涉及的熱檢測(cè)元件的膜厚。其結(jié)果，實(shí)施例1~6涉及的熱檢測(cè)元件的膜厚為357~389nm的范圍內(nèi)的值。將具體的測(cè)定結(jié)果示于表1。
[0095]表1
[0096]

【權(quán)利要求】
1.一種紅外線傳感器，其特征在于，具備依次層疊有第I電極、電介質(zhì)膜和第2電極的熱檢測(cè)元件以及電荷檢測(cè)機(jī)構(gòu)， 所述電介質(zhì)膜顯示反鐵電性，且在規(guī)定的測(cè)定環(huán)境下具有自發(fā)極化， 所述電荷檢測(cè)機(jī)構(gòu)算出因所述自發(fā)極化的變化而流通的電流量，基于所述電流量的溫度依賴性，檢測(cè)所述熱檢測(cè)元件的熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外線傳感器，其特征在于，所述電介質(zhì)膜以在所述規(guī)定的測(cè)定環(huán)境下所述自發(fā)極化緩慢變化的方式構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的紅外線傳感器，其特征在于，所述電介質(zhì)膜在(111)面優(yōu)先取向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的紅外線傳感器，其特征在于，所述第I電極和所述第2電極中的一方與電源連接，所述第I電極和所述第2電極中的另一方與所述電荷檢測(cè)機(jī)構(gòu)連接。
5.一種熱檢測(cè)元件，其特征在于，依次層疊有第I電極、電介質(zhì)膜和第2電極， 所述電介質(zhì)膜顯示反鐵電性，且在規(guī)定的測(cè)定環(huán)境下具有自發(fā)極化。
6.一種使用了熱檢測(cè)元件的熱檢測(cè)方法，其特征在于，設(shè)置在第I電極和第2電極之間的電介質(zhì)膜顯示反鐵電性，且在規(guī)定的測(cè)定環(huán)境下具有自發(fā)極化；所述熱檢測(cè)方法具有如下工序: 對(duì)所述電介質(zhì)膜施加使所述自發(fā)極化產(chǎn)生的電壓的工序，和 算出因所述自發(fā)極化而流通的電流量，基于所述電流量的溫度依賴性，檢測(cè)所述熱檢測(cè)元件的熱的工序。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的使用了熱檢測(cè)元件的熱檢測(cè)方法，其特征在于，利用將算出的所述電流量與基準(zhǔn)值比較而得的差分來檢測(cè)所述熱檢測(cè)元件的熱。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使用了熱檢測(cè)元件的熱檢測(cè)方法，其特征在于，所述基準(zhǔn)值是在遮擋紅外線的狀態(tài)下由所述熱檢測(cè)元件產(chǎn)生的電流量、或者由不產(chǎn)生基于紅外線的電阻變化的參照用熱檢測(cè)元件產(chǎn)生的電流量。
【文檔編號(hào)】G01J5/10GK104075810SQ201410105432
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月25日
【發(fā)明者】米村貴幸, 野田貴史, 土屋泰 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社