CN104075813A

CN104075813A - 红外线传感器和热检测元件

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Publication number: CN104075813A
Application number: CN201410105589.1A
Authority: CN
Inventors: 米村贵幸; 野田贵史; 土屋泰; 滨田泰彰
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2034-03-20
Also published as: EP2784459A1; CN104075813B; US9274004B2; JP2014185982A; US20140284480A1

Abstract

本发明提供能够提高红外线传感器的灵敏度的红外线传感器和热检测元件。上述红外线传感器具备基于电阻值的变化来检测热的热检测元件，该热检测元件具备第1电极6、第2电极7以及设置于第1电极6和第2电极7之间且至少含有Bi和Fe的电介质膜8。

Description

红外线传感器和热检测元件

技术领域

本发明涉及红外线传感器和热检测元件。

背景技术

红外线传感器基于其检测原理而被大致分为量子型和热型。其中热型由于不需要用于应对噪声的冷却而备受注目。例如作为热型之一的测辐射热计型利用电阻值的温度依赖性来检测红外线，在非冷却型红外线元件中普及。这样的测辐射热计型的红外线传感器具备热检测元件。

近年来，从高灵敏度化、高响应性等观点考虑，希望红外线传感器中的测辐射热计材料的一个像素的大小非常小，期望材料的薄膜化。因此，提出了使用氧化钒薄膜作为测辐射热计材料的红外线传感器（参照专利文献1）。

专利文献

专利文献1：日本特开平9-257565号公报

发明内容

然而，使用专利文献1中记载的氧化钒薄膜时，存在难以实现红外线传感器的良好的灵敏度这类问题。

本发明是鉴于上述状况而作出的，其目的在于提供即使薄膜化也能够提高红外线传感器的灵敏度的红外线传感器和热检测元件。

解决上述课题的本发明的方式涉及一种红外线传感器，其特征在于，具备基于电阻值的变化来检测热的热检测元件，该热检测元件具备第1电极、第2电极以及设置于上述第1电极和上述第2电极之间的电介质膜，上述电介质膜至少含有Bi和Fe。

在上述方式中，至少含有Bi和Fe的电介质膜是电阻值的温度依赖性大的材料，因此能够提高红外线传感器的灵敏度。

另外，优选上述电介质膜的电阻温度系数的绝对值为4%以上。由此，使用电阻值的温度依赖性大的材料，能够提高红外线传感器的灵敏度。

另外，优选上述电介质膜的活化能为0.39eV以上。由此，使用电阻值的温度依赖性大的材料，能够提高电阻值的检测灵敏度，提高红外线传感器的灵敏度。

另外，优选上述电介质膜为具有钙钛矿结构的复合氧化物，B位元素中含有Mn。由此，能够增加漏电流而增加每单位时间的电流量，另外，能够抑制热检测元件的绝缘性的增加所带来的影响，能够提高电阻值的检测灵敏度，提高红外线传感器的灵敏度。

另外，优选上述B位元素中含有的上述Mn的物质量为2摩尔%以上。由此，能够增加每单位时间的电流量而提高电阻值的检测灵敏度，能够进一步提高红外线传感器的灵敏度。

另外，优选上述B位元素中含有Ti。由此，调整B位元素中含有的Mn和Ti的元素物质量比Mn/Ti，增加每单位时间的电流量而提高电阻值的检测灵敏度，容易实现高灵敏度的红外线传感器。

另外，优选上述B位元素中含有的上述Mn和上述Ti的元素物质量比Mn/Ti为1.5以上。由此，能够增加每单位时间的电流量而进一步提高电阻值的检测灵敏度，进一步提高红外线传感器的灵敏度。

另外，优选上述热检测元件中流通的电流密度为2.4×10^-6Acm^-2～1.1×10^-2Acm^-2。由此，能够使用电流密度大的材料，提高电阻值的检测灵敏度，提高红外线传感器的灵敏度。

另外，本发明的其它方式涉及一种热检测元件，其特征在于，是具备第1电极、第2电极以及设置于上述第1电极和上述第2电极之间的电介质膜，基于电阻值的变化来检测热的元件，上述电介质膜至少含有Bi和Fe。

附图说明

图1是表示本实施方式涉及的红外线传感器的简要构成的图。

图2是表示Mn量和电流密度的关系的图。

图3是使用了本实施方式涉及的热检测元件的传感器设备的构成图。

图4是使用了本实施方式涉及的热检测元件的传感器设备的构成图。

图5是表示对实施例1和7的XRD测定结果的图。

图6是表示实施例2、4和比较例的阿雷尼厄斯标绘线（Arrheniusplot）的图。

图7是表示实施例1～2和7～8的电流密度与Mn量的关系的图。

图8是表示实施例3～6和9～11的电流密度与Mn/Ti的关系的图。

具体实施方式

以下，基于图1～图8，对本发明的实施方式进行详细说明。所述实施方式表示本发明的一个方式，并不限定本发明，可以在本发明的范围内任意变更。应予说明，对图1～图8的构成部件中相同的部件标记相同符号，适当省略其说明。

图1（a）～（b）是表示本发明的实施方式涉及的红外线传感器的简要构成的图。图1（a）是以单一元件构成的电路图，图1（b）是使用了参照元件的电路图。

如图1（a）所示，红外线传感器1具备施加电压的输入电源2、热检测元件3、积分电路4以及检测积分电路的信号的电压检测装置5。应予说明，封装它们的窗材、罩等的构成虽然在图1中被省略，但没有受到限制。

热检测元件3是具有其电阻值随温度变化的性质的元件。该热检测元件3具备第1电极6、第2电极7以及设置在第1电极6和第2电极7之间的电介质膜8。在本实施方式中，第1电极6与输入电源2连接，第2电极7与积分电路4的输入侧连接。

积分电路4具备运算放大器9。运算放大器9具有＋输入端子9a、－输入端子9b以及输出端子9c。＋输入端子9a与接地10连接，－输入端子9b与第2电极7连接，输出端子9c与电压检测装置5连接。另外，在运算放大器9的－输入端子9b和输出端子9c之间设有电容器11，储存从运算放大器9输出的电荷。应予说明，如图所示，可以介由电容器12使＋输入端子9a接地。

具有这样的构成的红外线传感器1吸收红外线的热能而使热检测元件3的温度上升，电阻值变化。利用电容器11和运算放大器9将通过介由输入电源2施加电压而流通的电流转换成电压信号并放大，利用电压检测装置5检测放大的电压，从而检测电阻值的变化。

图1（b）所示的红外线传感器的构成除具备图1（a）的构成之外，还具备参照元件13。参照元件13例如可以使用与热检测元件3相同的热检测元件，在红外线的入射面设置遮挡板而构成。该参照元件13的一端与接地14连接，另一端与第2电极7连接。即，在图1（b）中，参照元件13和第2电极7串联连接，并且介由其间的共用的连接线与运算放大器9的－输入端子9b连接。

具备参照元件13的红外线传感器的功能如下所述。即，即使在因红外线传感器的设置环境、经时劣化等而导致来自热检测元件3的电流产生误差的情况下，这样的误差也能够与来自使用与例如热检测元件3相同的元件而构成的参照元件13的电流同等产生。因此，能够将在两元件中同等产生的电流的误差在积分中相抵消，能够防止输出电压中产生误差。由此，能够正确地检测电阻值的变化，能够提高红外线传感器的灵敏度。

热检测元件3的第1电极6和第2电极7可以使用具有导电性的材料，具体而言可以使用Pt、Ti、Cr、Al、Au、Cu等。这样的第1电极6和第2电极7为层状或薄膜状。应予说明，这些形状、材料、厚度等可以在不改变本发明的主旨的范围内变更。

在此，热检测元件3的电介质膜8至少含有Bi和Fe。在本发明的实施方式中，电介质膜8构成为具有含有Bi作为A位元素、含有Fe作为B位元素的钙钛矿结构的复合氧化物。该复合氧化物不含铅，由组成式BiFeO₃表示。作为该复合氧化物，可举出简称为BFO系陶瓷的含陶瓷的固溶体（混晶陶瓷）。

这样的电介质膜8是电阻值的温度依赖性大的材料。因此，能够基于电阻值精度良好地检测吸收了红外线的热能的热检测元件3的温度上升，能够提高红外线传感器1的灵敏度。

在此，电介质膜8的电阻温度系数的绝对值（以下缩写为｜TCR｜）优选为4%以上。这是由于如果｜TCR｜小于4%，则电阻值的温度依赖性变小，与以往相比难以构成高灵敏度的红外线传感器。｜TCR｜由下述式（1）表示。由式（1）可知｜TCR｜是电阻变化相对于温度变化的比例。应予说明，式（1）中，R为电阻值，T为温度。

｜TCR｜＝｜（1/R）（dR/dT）｜（1）

另外，电介质膜8的活化能Ea优选为0.39eV以上。这是由于如果活化能Ea小于0.39eV，则电阻值的温度依赖性变小，与以往相比难以构成高灵敏度的红外线传感器。活化能Ea由下述式（2）和（3）表示。由式（2）和（3）可知活化能Ea与每单位时间的电流量的自然对数ln（J）成比例关系。应予说明，式（2）和（3）中，T为温度，A和k_B为常数。

J＝A×exp（-E_a/k_BT）（2）

ln（J）＝-E_a/k_BT＋ln（A）（3）

这样，电介质膜8是电阻值的温度依赖性大的材料，能够提高红外线传感器1的灵敏度。作为这样的电介质膜8，可举出例如下述组成式（4）～（6）所示的结构。

（Bi_1-x,La_x）（Fe_1-y,Mn_y）O₃ （4）

（Bi_1-x,La_x）（Fe_1-y-z,Mn_y,Ti_z）O₃ （5）

x［Bi（Fe_（1-y）Mn_y）O₃］-（1-x）［BaTiO₃］（6）

上述式（4）～（6）所示的电介质膜8均构成为具有钙钛矿结构的ABO₃型的复合氧化物。A位配位了12个氧，另外，B位配位了6个氧而成为八面体（octahedron）。

例如上述式（4）所示的电介质膜含有Bi、La、Fe以及Mn，是含有铁酸铋（BiFeO₃）、铁酸镧（LaFeO₃）和锰酸铋（BiMnO₃）的复合氧化物。

另外上述式（5）所示的电介质膜含有Bi、La、Fe、Mn以及Ti，是将上述式（4）的Fe的一部分置换成Ti而成的复合氧化物。

另外上述式（6）所示的电介质膜含有Bi、Fe、Ba、Mn以及Ti，也表示为组成式（Bi,Ba）（Fe,Ti,Mn）O₃，以铁酸锰酸铋（Bi（Fe,Mn）O₃）和钛酸钡（BaTiO₃）的固溶体的形式表示。

应予说明，式（4）～（6）中，x、y和z均可取大于0且小于1的值。这些值可以表现形成电介质膜时的原料的投入量，也可以表现形成后的电介质膜的组成。另外，电介质膜不限于由组成式BiFeO₃表示的化合物，可以在不变更本发明的主旨的范围内，含有其它化合物，铁酸铋可以含有其它金属。铁酸铋中的Bi的一部分可以被Ce、Sm等一种以上的金属置换，铁酸铋中的Fe的一部分可以被Al、Co、Cr等一种以上的金属置换。在各种分析中，各种复合氧化物包括无法检测Bi、La、Ba、Fe、Mn、Ti以及O₂以外的元素的情况、可确认痕量的情况以及因不足·过量而从化学计量的组成偏离的情况。

具备这样的电介质膜8的红外线传感器1的基本功能如下。即，如果从外部入射红外线，则吸收热能，热检测元件3的温度上升，热检测元件3的电阻值变化。该电阻值的变化是通过如下方式检测的，即，将通过介由输入电源2施加电压而流通的电流利用积分电路4转换成电压信号，利用电压检测装置5检测电压。换言之，热检测元件3的电阻值的变化有温度依赖性，利用这点检测红外线。如后述的实施例所示，根据本发明的实施方式涉及的红外线传感器即使与相对于以往技术而言灵敏度良好的比较例相比，也能够实现更高灵敏度。

就以上说明的红外线传感器1而言，优选电介质膜8为具有钙钛矿结构的复合氧化物，且B位元素中含有Mn。由此，能够增加来自热检测元件3的漏电流，进而增加电流密度。图2表示B位元素的Mn量与电流密度的关系。如图所示，通过B位元素中含有Mn，从而能够增加热检测元件中流通的电流密度，能够提高电阻值的检测精度。另外，也能够避免由与活化能增加相伴的绝缘性增加所导致电流密度变小。因此，能够进一步提高红外线传感器1的灵敏度。

具体而言，就红外线传感器1而言，优选B位元素中含有的Mn的物质量为2摩尔%以上。由此，能够增加每单位时间的电流量而提高电阻值的检测灵敏度，从而进一步提高红外线传感器的灵敏度。

另外，就红外线传感器1而言，优选B位元素中含有Mn和Ti。由此，增加每单位时间的电流量而提高电阻值的检测灵敏度，容易实现高灵敏度的红外线传感器。

具体而言，就红外线传感器1而言，优选B位元素中含有的Mn和Ti的元素物质量比Mn/Ti为1.5以上。由此，能够增加每单位时间的电流量而进一步提高电阻值的检测灵敏度，能够进一步提高红外线传感器的灵敏度。

另外，对于红外线传感器1而言，电介质膜8的厚度优选50～600nm，更优选150～400nm。其理由是如果电介质膜的厚度小于上述范围，则难以形成均匀的膜，如果电介质膜的厚度过大，则热容量变大，红外线传感器的灵敏度和响应速度会受影响，所以不优选。

另外，红外线传感器1的电介质膜8例如可以如下制作。

电介质膜8可以使用CSD（Chemical Solution Deposition，化学溶液沉积）法形成，即，将使金属配位化合物溶解·分散于溶剂而得的溶液进行涂布干燥，进一步在高温下烧制，从而得到由金属氧化物构成的测辐射热计材料。应予说明，电介质膜的制造方法不限于CSD法，例如，可以使用溶胶-凝胶法、激光烧蚀法、溅射法、脉冲·激光·沉积法（PLD法）、CVD法、气溶胶·沉积法等。

例如，使用旋涂法等将以成为目标组成比的比例含有金属配位化合物，具体而言含有Bi、La、Fe、Mn以及Ti等的金属配位化合物的溶胶、CSD溶液（前体溶液）涂布在第1电极6上，形成前体膜（涂布工序）。

涂布的前体溶液是将分别含有Bi、La、Fe、Mn以及Ti等的金属配位化合物以各金属成为所希望的物质量比的方式混合，使用羧酸等有机溶剂使该混合物溶解或分散而成的。作为分别含有Bi、La、Fe、Mn以及Ti等的金属配位化合物，例如，可以使用金属醇盐、有机酸盐、β二酮配位化合物。作为含Bi的金属配位化合物，例如可举出乙酸铋、丙酸铋以及2-乙基己酸铋。作为含La的金属配位化合物，可举出乙酸镧、丙酸镧以及2-乙基己酸镧。作为含Fe的金属配位化合物，例如可举出乙酸铁、丙酸铁以及2-乙基己酸铁。作为含Mn的金属配位化合物，例如可举出乙酸锰、丙酸锰以及2-乙基己酸锰。作为含Ti的金属配位化合物，例如可举出四异丙氧基钛、丙酸钛以及2-乙基己酸钛。

接着，将该前体膜加热到规定温度，使其干燥一定时间（干燥工序）。接下来，将干燥的前体膜加热到规定温度并保持一定时间而脱脂（脱脂工程）。应予说明，在此所说的脱脂是指使前体膜所含的有机成分以例如NO₂、CO₂、H₂O等的形式脱离。

接下来，通过将前体膜加热到规定温度，例如600～750℃左右并保持一定时间而使其结晶化，形成电介质膜（烧制工序）。应予说明，作为干燥工序、脱脂工序以及烧制工序中使用的加热装置，可举出通过红外线灯的照射来加热的RTA（Rapid Thermal Annealing，快速热退火）装置、热板等。

应予说明，可以根据所希望的膜厚等将上述涂布工序、干燥工序和脱脂工序，或者涂布工序、干燥工序、脱脂工序和烧制工序重复多次，形成多层的电介质膜。

在形成电介质膜8后，例如，在电介质膜8上层叠由Pt等金属构成的第2电极7，构成热检测元件3。

接下来，利用图3和图4，对使用了热检测元件3的传感器设备进行说明。图3和图4示出了使用了热检测元件3的传感器设备20的构成例。应予说明，使用了热检测元件的传感器设备20不限于图3和图4的构成，可以实施省略了其构成要素的一部分、或置换成其它构成要素、或追加了其它构成要素等各种变型。

如图3所示，传感器设备20具备传感器阵列21、行选择电路（行驱动器）22和读出电路23。另外，传感器设备20可以包含A/D转换部24和控制电路25。通过使用该传感器设备20，从而能够实现例如夜视仪等所使用的红外相机等。

在传感器阵列21排列（配置）多个传感器单元。另外，设置多根行线（文字线、扫描线）和多根列线（数据线）。应予说明，列线的根数可以为1根。例如行线为1根时，在图3（a）中在沿行线的方向（横向）排列多个传感器单元。另一方面，列线为1根时，在沿列线的方向（纵向）排列多个传感器单元。

传感器阵列21的各传感器单元被配置（形成）在与各行线和各列线的交叉位置对应的地方。例如图3（b）的传感器单元S被配置在与行线WL1和列线DL1的交叉位置对应的地方。其它传感器单元也同样。在图3中省略了图示，但在该传感器单元S中设置了本发明的实施方式涉及的热检测元件。

行选择电路22与1根或多根行线连接。然后进行各行线的选择动作。例如若以图3（b）这样的QVGA（320×240像素）的传感器阵列21为例，则进行依次选择（扫描）行线WL0、WL1、WL2····WL239的动作。即，将选择这些行线的信号（字选择信号）输出到传感器阵列21。

读出电路23与多根列线连接。然后进行各列线的读取动作。若以QVGA（320×240像素）的传感器阵列为例，则进行读取来自列线DL0、DL1、DL2····DL319的检测信号的动作。例如虽省略了图示，但在读取回路23中与多个列线的各列线对应地设置各放大电路。然后，各放大电路进行对应的列线的信号的放大处理。

A/D转换部24进行将在读出电路23中取得的检测电压A/D转换成数字数据的处理。然后，将A/D转换后的数字数据DOUT进行输出。具体而言，在A/D转换部24，与多根列线的各列线对应地设置各A/D转换器。然后，各A/D转换器在对应的列线中进行由读出电路23取得的检测电压的A/D转换处理。应予说明，可以对应于多根列线而设置1个A/D转换器，使用这1个A/D转换器，在不同时分（time division）对多根列线的检测电压进行A/D转换。另外，可以不设置读出电路23的放大电路，而将各列线的信号直接输入到A/D转换部24的各A/D转换器。

控制电路25生成各种控制信号，输出到行选择电路22、读出电路23、A/D转换部24。例如，生成控制各电路的时序的信号等而输出。

图4中示出传感器设备20的详细构成例。

各传感器单元S具备利用图1说明的热检测元件26、积分电路27和读取用晶体管（FET）28。而且，读取用晶体管28的源极介由积分电路27与热检测元件26的电流输出侧连接，漏极与列线DL0、DL1····DL319连接，另外，栅极与行线WL0、WL1····WL239连接。

来自各传感器单元的检测信号的读取如下进行。例如选择行线WL0时，对栅极与行线WL0连接的读取用晶体管28的栅极施加电压，在源极、漏极间形成通道并呈开放状态。而且与行线WL0对应的1个或多个传感器单元与各自对应的列线DL（DL0～DL319）电连接。此时，行线WL0以外的行线WL（WL1～WL239）为非选择的。

这样，来自与行线WL0对应的1个或多个传感器单元的检测信号按列（column）被读取。其后，依次选择其它行线WL（WL1～WL239），与上述同样地从各传感器单元读取检测信号。

实施例

以下，示出实施例，但本发明不限于以下的例子。

＜实施例1～2＞

将配体和溶剂中使用了丙酸的Bi、La、Fe以及Mn的各种溶液按物质量比分别为75:25:99:1和75:25:97:3混合，由此制作溶液1～2。

接下来，用旋涂法以1500rpm将溶液1～2分别涂布在Pt/IrO₂/Ir/TiAlN/SiO₂/Si基板上，在180℃时加热2分钟后，在350℃时加热3分钟。重复4次该工序后，使用RTA在650℃时加热5分钟。通过反复进行2次该一系列的工序，从而制作总计8层的BLFM薄膜。应予说明，TiAlN作为提高BLFM薄膜与基底的密合性的密合层使用。

接下来，用溅射法在BFM-BT薄膜上制作100nm Pt膜，由此制作实施例1～2涉及的热检测元件。

＜实施例3～6＞

使溶液为Bi、La、Fe、Mn以及Ti，物质量比分别为85:15:96:3:1、80:20:96:3:1、75:25:96:3:1、70:30:96:3:1，除此之外，用与实施例1同样的工艺制作实施例3～6涉及的热检测元件。

＜实施例7＞

使基板为Pt/Ti/ZrO₂/SiO₂/Si，除此之外，用与实施例2同样的溶液和工艺，制作实施例7涉及的热检测元件。

＜实施例8～10＞

通过将配体中使用了2-乙基己酸、溶剂中使用了正辛烷的Bi、La、Fe、Mn以及Ti的各种溶液按物质量比分别为85:15:92:8:0、85:15:94:5:1和85:15:92:1:7混合，制作溶液8～10。

接下来，用旋涂法以2000rpm将制作的溶液8～10分别涂布在Pt/TiO₂/SiO₂/Si基板上，在150℃时加热2分钟后，在350℃时加热2分钟。反复进行4次该工序后，使用RTA在650℃时加热5分钟，由此制作总计4层的BLFMT薄膜。

接下来，用溅射法在该BLFMT薄膜上制作100nm Pt膜，由此制作实施例8～10涉及的热检测元件。

＜实施例11＞

通过将配体中使用了2-乙基己酸、溶剂中使用了正辛烷的Bi、Fe、Mn、Ba以及Ti的各种溶液按物质量比75:71.5:3.5:25:25混合，从而制作溶液11。

接下来，用旋涂法以3000rpm将制作的溶液11涂布在LNO/Pt/ZrO₂/SiO₂/Si基板上，在180℃时加热3分钟后，在350℃时加热3分钟。反复进行2次该工序后，使用RTA在650℃时加热5分钟。通过反复进行6次该一系列的工序，制作总计12层的BFM-BT薄膜。

接下来，用溅射法在该BFM-BT薄膜上制作50nm Ir膜，由此制作实施例11涉及的热检测元件。

＜比较例＞

使溶液仅为Ti，除此之外，用与实施例8同样的工艺制作比较例涉及的热检测元件。

＜X射线衍射测定＞

使用Bruker制“D8Discover”对实施例1～11涉及的热检测元件的电介质膜测定结构和取向。射线源使用CuKα，检测器使用GADDS（二维检测仪）。其结果，所有样本均为ABO₃结构，观测不到异相等。

＜取向性测定＞

对实施例1～11涉及的热检测元件的电介质膜测定取向性。图5中示出实施例1和7涉及的热检测元件的XRD测定结果。如图所示，确认了实施例1在（111）取向，实施例7在（100）取向。

＜电导率测定＞

使用Hewlett-Packard公司制造的“4140B”，在大气下对实施例1～11涉及的热检测元件测定电导率。温度控制使用热板，温度的变动幅度为±1℃以下。而且，测定使用遮光的探针，排除光电动势等的影响。表1中示出实施例1～11和比较例的TCR。在表1中，由实施例1和7可知，高的TCR不取决于取向，由实施例3～6可知不取决于La量，由实施例1和5可知不取决于Ti的有无。

另外，图6中示出实施例2、4和比较例的阿雷尼厄斯标绘线。如图所示，实施例2、4和比较例的阿雷尼厄斯标绘线成直线。一般地，只要为相同机制的导电，则阿雷尼厄斯标绘线为直线，因此观测不到测定温度范围内的传导机构的变化。因此，能够由阿雷尼厄斯标绘线的斜率求出活化能。表1中示出实施例1～11和比较例的活化能。

表1

如表1所示，比较例中｜TCR｜＝3.9%。与此相对，观测到实施例1～11中｜TCR｜＝4.3%～6.5%，其与比较例相比，特性提高约10～67%。

应予说明，比较例的｜TCR｜＝3.9%与以往的｜TCR｜＝1.6%（参照专利文献1）相比，显示较大的值。因此，可知根据实施例的红外线传感器，与相对于以往技术而言灵敏度良好的比较例相比，也能够实现更高的灵敏度。

另外，如表1所示，可知实施例1～11的活化能为0.39～0.67eV，其与比较例的0.33eV相比较，约大了0.06～0.34eV。因此，可知实施例1～11的红外线传感器与比较例相比，电流量的温度依赖性大，电阻值的检测精度高，所以能够实现灵敏度更高的红外线传感器。

另外，可知实施例1～11的电流密度为2.4×10^-6Acm^-2～1.1×10^-2Acm^-2，其远远大于比较例的5.6×10^-7Acm^-2。因此，可知实施例1～11的红外线传感器与比较例相比，电流密度的温度依赖性大，电阻值的检测精度高，所以能够实现灵敏度更高的红外线传感器。

而且，图7中示出钙钛矿结构的B位元素中不含Ti的热检测元件（实施例1～2和7～8）在1V时的电流密度与Mn的含量的关系。

如图所示，可知电流密度的对数与Mn量呈线性响应，如果Mn量多，则检测灵敏度增加。特别是，如果B位元素中含有的Mn的物质量为2摩尔%以上，则流通1×10^-5Acm^-2以上的电流，因此确认能够进行高灵敏度的检测。

另一方面，对于具有钙钛矿结构的复合氧化物的B位元素中含Ti的热检测元件（实施例3～6和9～11）而言，如图8所示，电流密度的对数与B位元素中含有的Mn和Ti的元素物质量比Mn/Ti呈线性响应。因此，如果元素物质量比Mn/Ti增加则检测灵敏度增加，特别是如果元素物质量比为1.5以上，则流通1×10^-5Acm^-2以上的电流，因此确认能够进行高灵敏度的检测。

（其它实施方式）

本发明的实施方式涉及的热检测元件显示良好的热释电特性，因此也可以用于热释电设备。例如，还可以用于热-电转换仪、红外线检测器、太赫兹检测器、温度传感器等。

产业上的可利用性

本发明能够在红外线传感器和热检测元件的产业领域中利用。

符号说明

1 红外线传感器，2 输入电源，3、26 热检测元件，4、27 积分电路，5 电压检测装置，6 第1电极，7 第2电极，8 电介质膜，9 运算放大器，9a ＋输入端子，9b －输入端子，9c 输出端子，10、14 接地，11、12 电容器，13 参照元件，20 传感器设备，21传感器阵列，22 行选择电路（行驱动器），23 读出电路，24 A/D转换部，25 控制电路，28 读取用晶体管（FET）

Claims

1.一种红外线传感器，其特征在于，具备基于电阻值的变化来检测热的热检测元件，所述热检测元件具备第1电极、第2电极以及设置于所述第1电极和所述第2电极之间的电介质膜，

所述电介质膜至少含有Bi和Fe。

2.根据权利要求1所述的红外线传感器，其特征在于，所述电介质膜的电阻温度系数的绝对值为4%以上。

3.根据权利要求1或2所述的红外线传感器，其特征在于，所述电介质膜的活化能为0.39eV以上。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的红外线传感器，其特征在于，所述电介质膜为具有钙钛矿结构的复合氧化物，B位元素中含有Mn。

5.根据权利要求4所述的红外线传感器，其特征在于，所述B位元素中含有的所述Mn的物质量为2摩尔%以上。

6.根据权利要求4或5所述的红外线传感器，其特征在于，所述B位元素中含有Ti。

7.根据权利要求6所述的红外线传感器，其特征在于，所述B位元素中含有的所述Mn和所述Ti的元素物质量比Mn/Ti为1.5以上。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的红外线传感器，其特征在于，所述热检测元件中流通的电流密度为2.4×10^-6Acm^-2～1.1×10^-2Acm^-2。

9.一种热检测元件，其特征在于，具备第1电极、第2电极以及设置于所述第1电极和所述第2电极之间的电介质膜，基于电阻值的变化来检测热，

所述电介质膜至少含有Bi和Fe。