紅外線傳感器和熱檢測元件的制作方法
【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和熱檢測元件。上述紅外線傳感器具備基于電阻值的變化來檢測熱的熱檢測元件，該熱檢測元件具備第1電極6、第2電極7以及設(shè)置于第1電極6和第2電極7之間且至少含有Bi和Fe的電介質(zhì)膜8。
【專利說明】紅外線傳感器和熱檢測元件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及紅外線傳感器和熱檢測元件。

【背景技術(shù)】
[0002]紅外線傳感器基于其檢測原理而被大致分為量子型和熱型。其中熱型由于不需要用于應(yīng)對噪聲的冷卻而備受注目。例如作為熱型之一的測輻射熱計型利用電阻值的溫度依賴性來檢測紅外線，在非冷卻型紅外線元件中普及。這樣的測輻射熱計型的紅外線傳感器具備熱檢測元件。
[0003]近年來，從高靈敏度化、高響應(yīng)性等觀點考慮，希望紅外線傳感器中的測輻射熱計材料的一個像素的大小非常小，期望材料的薄膜化。因此，提出了使用氧化釩薄膜作為測輻射熱計材料的紅外線傳感器(參照專利文獻(xiàn)I)。
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開平9-257565號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]然而，使用專利文獻(xiàn)I中記載的氧化釩薄膜時，存在難以實現(xiàn)紅外線傳感器的良好的靈敏度這類問題。
[0007]本發(fā)明是鑒于上述狀況而作出的，其目的在于提供即使薄膜化也能夠提高紅外線傳感器的靈敏度的紅外線傳感器和熱檢測元件。
[0008]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，具備基于電阻值的變化來檢測熱的熱檢測元件，該熱檢測元件具備第I電極、第2電極以及設(shè)置于上述第I電極和上述第2電極之間的電介質(zhì)膜，上述電介質(zhì)膜至少含有Bi和Fe。
[0009]在上述方式中，至少含有Bi和Fe的電介質(zhì)膜是電阻值的溫度依賴性大的材料，因此能夠提高紅外線傳感器的靈敏度。
[0010]另外，優(yōu)選上述電介質(zhì)膜的電阻溫度系數(shù)的絕對值為4%以上。由此，使用電阻值的溫度依賴性大的材料，能夠提高紅外線傳感器的靈敏度。
[0011]另外，優(yōu)選上述電介質(zhì)膜的活化能為0.39eV以上。由此，使用電阻值的溫度依賴性大的材料，能夠提高電阻值的檢測靈敏度，提高紅外線傳感器的靈敏度。
[0012]另外，優(yōu)選上述電介質(zhì)膜為具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物，B位元素中含有Mn。由此，能夠增加漏電流而增加每單位時間的電流量，另外，能夠抑制熱檢測元件的絕緣性的增加所帶來的影響，能夠提高電阻值的檢測靈敏度，提高紅外線傳感器的靈敏度。
[0013]另外,優(yōu)選上述B位元素中含有的上述Mn的物質(zhì)量為2摩爾％以上。由此,能夠增加每單位時間的電流量而提高電阻值的檢測靈敏度，能夠進(jìn)一步提高紅外線傳感器的靈敏度。
[0014]另外，優(yōu)選上述B位元素中含有Ti。由此，調(diào)整B位元素中含有的Mn和Ti的元素物質(zhì)量比Mn/Ti，增加每單位時間的電流量而提高電阻值的檢測靈敏度，容易實現(xiàn)高靈敏度的紅外線傳感器。
[0015]另外，優(yōu)選上述B位元素中含有的上述Mn和上述Ti的元素物質(zhì)量比Mn/Ti為1.5以上。由此，能夠增加每單位時間的電流量而進(jìn)一步提高電阻值的檢測靈敏度，進(jìn)一步提高紅外線傳感器的靈敏度。
[0016]另外，優(yōu)選上述熱檢測元件中流通的電流密度為2.4X 10_6Acm_2?1.1 X 10_2Acm_2。由此，能夠使用電流密度大的材料，提高電阻值的檢測靈敏度，提高紅外線傳感器的靈敏度。
[0017]另外，本發(fā)明的其它方式涉及一種熱檢測元件，其特征在于，是具備第I電極、第2電極以及設(shè)置于上述第I電極和上述第2電極之間的電介質(zhì)膜，基于電阻值的變化來檢測熱的元件，上述電介質(zhì)膜至少含有Bi和Fe。
[0018]在上述方式中，至少含有Bi和Fe的電介質(zhì)膜是電阻值的溫度依賴性大的材料，因此能夠提高紅外線傳感器的靈敏度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是表示本實施方式涉及的紅外線傳感器的簡要構(gòu)成的圖。
[0020]圖2是表示Mn量和電流密度的關(guān)系的圖。
[0021]圖3是使用了本實施方式涉及的熱檢測元件的傳感器設(shè)備的構(gòu)成圖。
[0022]圖4是使用了本實施方式涉及的熱檢測元件的傳感器設(shè)備的構(gòu)成圖。
[0023]圖5是表示對實施例1和7的XRD測定結(jié)果的圖。
[0024]圖6是表示實施例2、4和比較例的阿雷尼厄斯標(biāo)繪線(Arrhenius plot)的圖。
[0025]圖7是表示實施例1?2和7?8的電流密度與Mn量的關(guān)系的圖。
[0026]圖8是表示實施例3?6和9?11的電流密度與Mn/Ti的關(guān)系的圖。

【具體實施方式】
[0027]以下，基于圖1?圖8，對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。所述實施方式表示本發(fā)明的一個方式，并不限定本發(fā)明，可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)任意變更。應(yīng)予說明，對圖1?圖8的構(gòu)成部件中相同的部件標(biāo)記相同符號，適當(dāng)省略其說明。
[0028]圖1 (a)?(b)是表示本發(fā)明的實施方式涉及的紅外線傳感器的簡要構(gòu)成的圖。圖1 (a)是以單一元件構(gòu)成的電路圖，圖1 (b)是使用了參照元件的電路圖。
[0029]如圖1 (a)所示，紅外線傳感器I具備施加電壓的輸入電源2、熱檢測元件3、積分電路4以及檢測積分電路的信號的電壓檢測裝置5。應(yīng)予說明，封裝它們的窗材、罩等的構(gòu)成雖然在圖1中被省略，但沒有受到限制。
[0030]熱檢測元件3是具有其電阻值隨溫度變化的性質(zhì)的元件。該熱檢測元件3具備第I電極6、第2電極7以及設(shè)置在第I電極6和第2電極7之間的電介質(zhì)膜8。在本實施方式中，第I電極6與輸入電源2連接,第2電極7與積分電路4的輸入側(cè)連接。
[0031]積分電路4具備運算放大器9。運算放大器9具有+輸入端子9a、一輸入端子9b以及輸出端子9c。+輸入端子9a與接地10連接，一輸入端子9b與第2電極7連接，輸出端子9c與電壓檢測裝置5連接。另外，在運算放大器9的一輸入端子9b和輸出端子9c之間設(shè)有電容器11，儲存從運算放大器9輸出的電荷。應(yīng)予說明，如圖所示，可以介由電容器12使+輸入端子9a接地。
[0032]具有這樣的構(gòu)成的紅外線傳感器I吸收紅外線的熱能而使熱檢測元件3的溫度上升，電阻值變化。利用電容器11和運算放大器9將通過介由輸入電源2施加電壓而流通的電流轉(zhuǎn)換成電壓信號并放大，利用電壓檢測裝置5檢測放大的電壓，從而檢測電阻值的變化。
[0033]圖1 (b)所示的紅外線傳感器的構(gòu)成除具備圖1 (a)的構(gòu)成之外，還具備參照元件13。參照元件13例如可以使用與熱檢測元件3相同的熱檢測元件，在紅外線的入射面設(shè)置遮擋板而構(gòu)成。該參照元件13的一端與接地14連接，另一端與第2電極7連接。即，在圖1 (b)中，參照元件13和第2電極7串聯(lián)連接，并且介由其間的共用的連接線與運算放大器9的一輸入端子9b連接。
[0034]具備參照元件13的紅外線傳感器的功能如下所述。即，即使在因紅外線傳感器的設(shè)置環(huán)境、經(jīng)時劣化等而導(dǎo)致來自熱檢測元件3的電流產(chǎn)生誤差的情況下，這樣的誤差也能夠與來自使用與例如熱檢測元件3相同的元件而構(gòu)成的參照元件13的電流同等產(chǎn)生。因此，能夠?qū)⒃趦稍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，能夠正確地檢測電阻值的變化，能夠提高紅外線傳感器的靈敏度。
[0035]熱檢測元件3的第I電極6和第2電極7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6和第2電極7為層狀或薄膜狀。應(yīng)予說明，這些形狀、材料、厚度等可以在不改變本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)變更。
[0036]在此，熱檢測元件3的電介質(zhì)膜8至少含有Bi和Fe。在本發(fā)明的實施方式中，電介質(zhì)膜8構(gòu)成為具有含有Bi作為A位元素、含有Fe作為B位元素的?丐鈦礦結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物。該復(fù)合氧化物不含鉛，由組成式BiFeO3表示。作為該復(fù)合氧化物，可舉出簡稱為BFO系陶瓷的含陶瓷的固溶體(混晶陶瓷)。
[0037]這樣的電介質(zhì)膜8是電阻值的溫度依賴性大的材料。因此，能夠基于電阻值精度良好地檢測吸收了紅外線的熱能的熱檢測元件3的溫度上升，能夠提高紅外線傳感器I的靈敏度。
[0038]在此，電介質(zhì)膜8的電阻溫度系數(shù)的絕對值(以下縮寫為I TCR I )優(yōu)選為4%以上。這是由于如果I TCR I小于4%，則電阻值的溫度依賴性變小，與以往相比難以構(gòu)成高靈敏度的紅外線傳感器。I TCR I由下述式(I)表示。由式(I)可知I TCR I是電阻變化相對于溫度變化的比例。應(yīng)予說明，式(I)中，R為電阻值，T為溫度。
[0039]I TCR I = I (1/R) (dR/dT) I (1)
[0040]另外，電介質(zhì)膜8的活化能Ea優(yōu)選為0.39eV以上。這是由于如果活化能Ea小于
0.39eV,則電阻值的溫度依賴性變小，與以往相比難以構(gòu)成高靈敏度的紅外線傳感器?；罨蹺a由下述式(2 )和(3 )表示。由式(2 )和(3 )可知活化能Ea與每單位時間的電流量的自然對數(shù)In (J)成比例關(guān)系。應(yīng)予說明，式(2)和(3)中，T為溫度，A和4為常數(shù)。
[0041]J = AXexp (_Ea/kBT) (2)
[0042]In (J) = -Ea/kBT + In (A) (3)
[0043]這樣，電介質(zhì)膜8是電阻值的溫度依賴性大的材料，能夠提高紅外線傳感器I的靈敏度。作為這樣的電介質(zhì)膜8，可舉出例如下述組成式(4)~(6)所示的結(jié)構(gòu)。
[0044](Bi1^Lax) (Fe1^Mny)O3 (4)
[0045](Bi1^, Lax) (Fe1^z, Mny, Tiz) O3 (5)
[0046]X [Bi (FeQ-y)Mny)03]- (l_x) [BaT13] (6)
[0047]上述式(4)~(6)所示的電介質(zhì)膜8均構(gòu)成為具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的ABO3型的復(fù)合氧化物。A位配位了 12個氧,另外，B位配位了 6個氧而成為八面體(octahedron)。
[0048]例如上述式(4)所示的電介質(zhì)膜含有B1、La、Fe以及Mn，是含有鐵酸鉍(BiFe03)、鐵酸鑭(LaFeO3)和錳酸鉍(BiMnO3)的復(fù)合氧化物。
[0049]另外上述式(5)所示的電介質(zhì)膜含有B1、La、Fe、Mn以及Ti，是將上述式(4)的Fe的一部分置換成Ti而成的復(fù)合氧化物。
[0050]另外上述式(6)所示的電介質(zhì)膜含有B1、Fe、Ba、Mn以及Ti,也表示為組成式(Bi，Ba) (Fe，Ti，Mn) O3,以鐵酸錳酸鉍(Bi (Fe，Mn) O3)和鈦酸鋇(BaT13)的固溶體的形式表不。
[0051]應(yīng)予說明，式(4)~(6)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)膜不限于由組成式BiFeO3表示的化合物，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，鐵酸鉍可以含有其它金屬。鐵酸鉍中的Bi的一部分可以被Ce、Sm等一種以上的金屬置換，鐵酸鉍中的Fe的一部分可以被Al、Co、Cr等一種以上的金屬置換。在各種分析中，各種復(fù)合氧化物包括無法檢測B1、La、Ba、Fe、Mn、Ti以及O2以外的元素的情況、可確認(rèn)痕量的情況以及因不足.過量而從化學(xué)計量的組成偏離的情況。
[0052]具備這樣的電介質(zhì)膜8的紅外線傳感器I的基本功能如下。即，如果從外部入射紅外線，則吸收熱能，熱檢測元件3的溫度上升，熱檢測元件3的電阻值變化。該電阻值的變化是通過如下方式檢測的，即，將通過介由輸入電源2施加電壓而流通的電流利用積分電路4轉(zhuǎn)換成電壓信號，利用電壓檢測裝置5檢測電壓。換言之，熱檢測元件3的電阻值的變化有溫度依賴性，利用這點檢測紅外線。如后述的實施例所示，根據(jù)本發(fā)明的實施方式涉及的紅外線傳感器即使與相對于以往技術(shù)而言靈敏度良好的比較例相比，也能夠?qū)崿F(xiàn)更高靈敏度。
[0053]就以上說明的紅外線傳感器I而言，優(yōu)選電介質(zhì)膜8為具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物,且B位元素中含有Mn。由此，能夠增加來自熱檢測元件3的漏電流，進(jìn)而增加電流密度。圖2表示B位元素的Mn量與電流密度的關(guān)系。如圖所示,通過B位元素中含有Mn,從而能夠增加熱檢測元件中流通的電流密度，能夠提高電阻值的檢測精度。另外，也能夠避免由與活化能增加相伴的絕緣性增加所導(dǎo)致電流密度變小。因此，能夠進(jìn)一步提高紅外線傳感器I的靈敏度。
[0054]具體而言，就紅外線傳感器I而言，優(yōu)選B位元素中含有的Mn的物質(zhì)量為2摩爾％以上。由此，能夠增加每單位時間的電流量而提高電阻值的檢測靈敏度，從而進(jìn)一步提高紅外線傳感器的靈敏度。
[0055]另外，就紅外線傳感器I而言，優(yōu)選B位元素中含有Mn和Ti。由此，增加每單位時間的電流量而提高電阻值的檢測靈敏度，容易實現(xiàn)高靈敏度的紅外線傳感器。
[0056]具體而言，就紅外線傳感器I而言，優(yōu)選B位元素中含有的Mn和Ti的元素物質(zhì)量比Mn/Ti為1.5以上。由此，能夠增加每單位時間的電流量而進(jìn)一步提高電阻值的檢測靈敏度，能夠進(jìn)一步提高紅外線傳感器的靈敏度。
[0057]另外，對于紅外線傳感器I而言，電介質(zhì)膜8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，則難以形成均勻的膜，如果電介質(zhì)膜的厚度過大，則熱容量變大，紅外線傳感器的靈敏度和響應(yīng)速度會受影響，所以不優(yōu)選。
[0058]另外，紅外線傳感器I的電介質(zhì)膜8例如可以如下制作。
[0059]電介質(zhì)膜8可以使用CSD (Chemical Solut1n Deposit1n,化學(xué)溶液沉積)法形成，即，將使金屬配位化合物溶解.分散于溶劑而得的溶液進(jìn)行涂布干燥，進(jìn)一步在高溫下燒制，從而得到由金屬氧化物構(gòu)成的測輻射熱計材料。應(yīng)予說明，電介質(zhì)膜的制造方法不限于CSD法，例如，可以使用溶膠-凝膠法、激光燒蝕法、濺射法、脈沖.激光.沉積法(PLD法)、CVD法、氣溶膠.沉積法等。
[0060]例如，使用旋涂法等將以成為目標(biāo)組成比的比例含有金屬配位化合物，具體而言含有B1、La、Fe、Mn以及Ti等的金屬配位化合物的溶膠、CSD溶液(前體溶液)涂布在第I電極6上，形成前體膜(涂布工序)。
[0061]涂布的前體溶液是將分別含有B1、La、Fe、Mn以及Ti等的金屬配位化合物以各金屬成為所希望的物質(zhì)量比的方式混合，使用羧酸等有機(jī)溶劑使該混合物溶解或分散而成的。作為分別含有B1、La、Fe、Mn以及Ti等的金屬配位化合物，例如，可以使用金屬醇鹽、有機(jī)酸鹽、β 二酮配位化合物。作為含Bi的金屬配位化合物，例如可舉出乙酸鉍、丙酸鉍以及2-乙基己酸鉍。作為含La的金屬配位化合物，可舉出乙酸鑭、丙酸鑭以及2-乙基己酸鑭。作為含F(xiàn)e的金屬配位化合物，例如可舉出乙酸鐵、丙酸鐵以及2-乙基己酸鐵。作為含Mn的金屬配位化合物，例如可舉出乙酸錳、丙酸錳以及2-乙基己酸錳。作為含Ti的金屬配位化合物，例如可舉出四異丙氧基鈦、丙酸鈦以及2-乙基己酸鈦。
[0062]接著，將該前體膜加熱到規(guī)定溫度，使其干燥一定時間(干燥工序)。接下來，將干燥的前體膜加熱到規(guī)定溫度并保持一定時間而脫脂(脫脂工程)。應(yīng)予說明，在此所說的脫脂是指使前體膜所含的有機(jī)成分以例如no2、CO2, H2O等的形式脫離。
[0063]接下來，通過將前體膜加熱到規(guī)定溫度，例如600?750°C左右并保持一定時間而使其結(jié)晶化，形成電介質(zhì)膜(燒制工序)。應(yīng)予說明，作為干燥工序、脫脂工序以及燒制工序中使用的加熱裝置，可舉出通過紅外線燈的照射來加熱的RTA(Rapid Thermal Annealing,快速熱退火)裝置、熱板等。
[0064]應(yīng)予說明，可以根據(jù)所希望的膜厚等將上述涂布工序、干燥工序和脫脂工序，或者涂布工序、干燥工序、脫脂工序和燒制工序重復(fù)多次，形成多層的電介質(zhì)膜。
[0065]在形成電介質(zhì)膜8后，例如，在電介質(zhì)膜8上層疊由Pt等金屬構(gòu)成的第2電極7，構(gòu)成熱檢測元件3。
[0066]接下來，利用圖3和圖4，對使用了熱檢測元件3的傳感器設(shè)備進(jìn)行說明。圖3和圖4示出了使用了熱檢測元件3的傳感器設(shè)備20的構(gòu)成例。應(yīng)予說明，使用了熱檢測元件的傳感器設(shè)備20不限于圖3和圖4的構(gòu)成，可以實施省略了其構(gòu)成要素的一部分、或置換成其它構(gòu)成要素、或追加了其它構(gòu)成要素等各種變型。
[0067]如圖3所示，傳感器設(shè)備20具備傳感器陣列21、行選擇電路(行驅(qū)動器)22和讀出電路23。另外，傳感器設(shè)備20可以包含A/D轉(zhuǎn)換部24和控制電路25。通過使用該傳感器設(shè)備20，從而能夠?qū)崿F(xiàn)例如夜視儀等所使用的紅外相機(jī)等。
[0068]在傳感器陣列21排列(配置)多個傳感器單元。另外，設(shè)置多根行線(文字線、掃描線)和多根列線(數(shù)據(jù)線)。應(yīng)予說明，列線的根數(shù)可以為I根。例如行線為I根時，在圖3(a)中在沿行線的方向(橫向)排列多個傳感器單元。另一方面，列線為I根時，在沿列線的方向(縱向)排列多個傳感器單元。
[0069]傳感器陣列21的各傳感器單元被配置(形成)在與各行線和各列線的交叉位置對應(yīng)的地方。例如圖3 (b)的傳感器單元S被配置在與行線WLl和列線DLl的交叉位置對應(yīng)的地方。其它傳感器單元也同樣。在圖3中省略了圖示，但在該傳感器單元S中設(shè)置了本發(fā)明的實施方式涉及的熱檢測元件。
[0070]行選擇電路22與I根或多根行線連接。然后進(jìn)行各行線的選擇動作。例如若以圖3 (b)這樣的QVGA (320X240像素)的傳感器陣列21為例，則進(jìn)行依次選擇(掃描)行線WLO、WL1、WL2....WL239的動作。即，將選擇這些行線的信號(字選擇信號)輸出到傳感器陣列21。
[0071]讀出電路23與多根列線連接。然后進(jìn)行各列線的讀取動作。若以QVGA(320X240像素)的傳感器陣列為例，則進(jìn)行讀取來自列線DL0、DL1、DL2....DL319的檢測信號的動作。例如雖省略了圖示，但在讀取回路23中與多個列線的各列線對應(yīng)地設(shè)置各放大電路。然后，各放大電路進(jìn)行對應(yīng)的列線的信號的放大處理。
[0072]A/D轉(zhuǎn)換部24進(jìn)行將在讀出電路23中取得的檢測電壓A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的處理。然后，將A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DOUT進(jìn)行輸出。具體而言，在A/D轉(zhuǎn)換部24，與多根列線的各列線對應(yīng)地設(shè)置各A/D轉(zhuǎn)換器。然后，各A/D轉(zhuǎn)換器在對應(yīng)的列線中進(jìn)行由讀出電路23取得的檢測電壓的A/D轉(zhuǎn)換處理。應(yīng)予說明，可以對應(yīng)于多根列線而設(shè)置I個A/D轉(zhuǎn)換器，使用這I個A/D轉(zhuǎn)換器，在不同時分(time divis1n)對多根列線的檢測電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。另外，可以不設(shè)置讀出電路23的放大電路，而將各列線的信號直接輸入到A/D轉(zhuǎn)換部24的各A/D轉(zhuǎn)換器。
[0073]控制電路25生成各種控制信號，輸出到行選擇電路22、讀出電路23、A/D轉(zhuǎn)換部24。例如，生成控制各電路的時序的信號等而輸出。
[0074]圖4中示出傳感器設(shè)備20的詳細(xì)構(gòu)成例。
[0075]各傳感器單元S具備利用圖1說明的熱檢測元件26、積分電路27和讀取用晶體管(FET) 28。而且，讀取用晶體管28的源極介由積分電路27與熱檢測元件26的電流輸出側(cè)連接，漏極與列線DLO、DLl....DL319連接，另夕卜，柵極與行線WLO、WLl....WL239連接。
[0076]來自各傳感器單元的檢測信號的讀取如下進(jìn)行。例如選擇行線WLO時，對柵極與行線WLO連接的讀取用晶體管28的柵極施加電壓，在源極、漏極間形成通道并呈開放狀態(tài)。而且與行線WLO對應(yīng)的I個或多個傳感器單元與各自對應(yīng)的列線DL (DL0?DL319)電連接。此時，行線WLO以外的行線WL (WLl?WL239)為非選擇的。
[0077]這樣，來自與行線WLO對應(yīng)的I個或多個傳感器單元的檢測信號按列(column)被讀取。其后，依次選擇其它行線WUWLl?WL239)，與上述同樣地從各傳感器單元讀取檢測信號。
[0078]實施例
[0079]以下，示出實施例，但本發(fā)明不限于以下的例子。
[0080]<實施例1?2 >
[0081]將配體和溶劑中使用了丙酸的B1、La、Fe以及Mn的各種溶液按物質(zhì)量比分別為75:25:99:1和75:25:97:3混合，由此制作溶液I?2。
[0082]接下來，用旋涂法以1500rpm將溶液I?2分別涂布在Pt/Ir02/Ir/TiAlN/Si02/Si基板上，在180°C時加熱2分鐘后，在350°C時加熱3分鐘。重復(fù)4次該工序后，使用RTA在650°C時加熱5分鐘。通過反復(fù)進(jìn)行2次該一系列的工序，從而制作總計8層的BLFM薄膜。應(yīng)予說明，TiAlN作為提高BLFM薄膜與基底的密合性的密合層使用。
[0083]接下來，用濺射法在BFM-BT薄膜上制作10nm Pt膜，由此制作實施例1?2涉及的熱檢測元件。
[0084]<實施例3?6 >
[0085]使溶液為B1、La、Fe、Mn 以及 Ti，物質(zhì)量比分別為 85:15:96:3:1,80:20:96:3:1,75:25:96:3:1、70:30:96:3:1，除此之外，用與實施例1同樣的工藝制作實施例3?6涉及的熱檢測元件。
[0086]〈實施例7>
[0087]使基板為Pt/Ti/Zr02/Si02/Si，除此之外，用與實施例2同樣的溶液和工藝，制作實施例7涉及的熱檢測元件。
[0088]<實施例8?10 >
[0089]通過將配體中使用了 2-乙基己酸、溶劑中使用了正辛烷的B1、La、Fe、Mn以及Ti的各種溶液按物質(zhì)量比分別為85:15:92:8: 0、85:15:94:5:1和85:15:92:1:7混合，制作溶液8?10。
[0090]接下來，用旋涂法以2000rpm將制作的溶液8?10分別涂布在Pt/Ti02/Si02/Si基板上，在150°C時加熱2分鐘后，在350°C時加熱2分鐘。反復(fù)進(jìn)行4次該工序后，使用RTA在650°C時加熱5分鐘，由此制作總計4層的BLFMT薄膜。
[0091]接下來，用濺射法在該BLFMT薄膜上制作10nm Pt膜，由此制作實施例8?10涉及的熱檢測元件。
[0092]〈實施例11 >
[0093]通過將配體中使用了 2-乙基己酸、溶劑中使用了正辛烷的B1、Fe、Mn、Ba以及Ti的各種溶液按物質(zhì)量比75:71.5:3.5:25:25混合，從而制作溶液11。
[0094]接下來，用旋涂法以3000rpm將制作的溶液11涂布在LN0/Pt/Zr02/Si02/Si基板上，在180°C時加熱3分鐘后，在350°C時加熱3分鐘。反復(fù)進(jìn)行2次該工序后，使用RTA在650°C時加熱5分鐘。通過反復(fù)進(jìn)行6次該一系列的工序，制作總計12層的BFM-BT薄膜。
[0095]接下來，用濺射法在該BFM-BT薄膜上制作50nm Ir膜，由此制作實施例11涉及的熱檢測元件。
[0096]<比較例>
[0097]使溶液僅為Ti，除此之外，用與實施例8同樣的工藝制作比較例涉及的熱檢測元件。
[0098]< X射線衍射測定>
[0099]使用Bruker制“D8Discover”對實施例1?11涉及的熱檢測元件的電介質(zhì)膜測定結(jié)構(gòu)和取向。射線源使用CuKa，檢測器使用GADDS (二維檢測儀)。其結(jié)果，所有樣本均為ABO3結(jié)構(gòu)，觀測不到異相等。
[0100]<取向性測定>
[0101]對實施例1~11涉及的熱檢測元件的電介質(zhì)膜測定取向性。圖5中示出實施例1和7涉及的熱檢測元件的XRD測定結(jié)果。如圖所示，確認(rèn)了實施例1在(111)取向，實施例7在(100)取向。
[0102]<電導(dǎo)率測定>
[0103]使用Hewlett-Packard公司制造的“4140B”,在大氣下對實施例1~11涉及的熱檢測元件測定電導(dǎo)率。溫度控制使用熱板，溫度的變動幅度為±1°C以下。而且，測定使用遮光的探針，排除光電動勢等的影響。表1中示出實施例1~11和比較例的TCR。在表1中，由實施例1和7可知，高的TCR不取決于取向，由實施例3~6可知不取決于La量，由實施例1和5可知不取決于Ti的有無。
[0104]另外，圖6中示出實施例2、4和比較例的阿雷尼厄斯標(biāo)繪線。如圖所示，實施例2、4和比較例的阿雷尼厄斯標(biāo)繪線成直線。一般地，只要為相同機(jī)制的導(dǎo)電，則阿雷尼厄斯標(biāo)繪線為直線，因此觀測不到測定溫度范圍內(nèi)的傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)的變化。因此，能夠由阿雷尼厄斯標(biāo)繪線的斜率求出活化能。表1中示出實施例1~11和比較例的活化能。
[0105]表1
[0106]

【權(quán)利要求】
1.一種紅外線傳感器，其特征在于，具備基于電阻值的變化來檢測熱的熱檢測元件，所述熱檢測元件具備第I電極、第2電極以及設(shè)置于所述第I電極和所述第2電極之間的電介質(zhì)膜， 所述電介質(zhì)膜至少含有Bi和Fe。
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)膜的電阻溫度系數(shù)的絕對值為4%以上。
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)膜的活化能為0.39eV 以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項所述的紅外線傳感器，其特征在于，所述電介質(zhì)膜為具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物，B位元素中含有Mn。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的紅外線傳感器，其特征在于，所述B位元素中含有的所述Mn的物質(zhì)量為2摩爾％以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的紅外線傳感器，其特征在于，所述B位元素中含有Ti。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的紅外線傳感器，其特征在于，所述B位元素中含有的所述Mn和所述Ti的元素物質(zhì)量比Mn/Ti為1.5以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1?7中任一項所述的紅外線傳感器，其特征在于，所述熱檢測元件中流通的電流密度為2.4 X KT6AcnT2?L I X l(T2AcnT2。
9.一種熱檢測元件，其特征在于，具備第I電極、第2電極以及設(shè)置于所述第I電極和所述第2電極之間的電介質(zhì)膜，基于電阻值的變化來檢測熱， 所述電介質(zhì)膜至少含有Bi和Fe。
【文檔編號】G01J5/24GK104075813SQ201410105589
【公開日】2014年10月1日 申請日期: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, 濱田泰彰 申請人:精工愛普生株式會社