JP2003042840A - ボロメータ用酸化物薄膜とその製造方法及び赤外線センサ - Google Patents
ボロメータ用酸化物薄膜とその製造方法及び赤外線センサInfo
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気抵抗の温度係数を大きくする。
【解決手段】 ボロメータ用抵抗体材料に、ＹＢａＣｏ
2Ｏ5.5+x（−０．５＜ｘ＜０．０５）で示されるコバル
ト系酸化物からなる薄膜を用いる。コバルト系酸化物薄
膜を用いたマイクロブリッジ構造を有する赤外線センサ
を提供する。
2Ｏ5.5+x（−０．５＜ｘ＜０．０５）で示されるコバル
ト系酸化物からなる薄膜を用いる。コバルト系酸化物薄
膜を用いたマイクロブリッジ構造を有する赤外線センサ
を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボロメータ用酸化
物薄膜に係り、特に電気抵抗の温度係数を大きくするこ
とができるボロメータ用酸化物薄膜とその製造方法、ボ
ロメータ用酸化物薄膜を用いた非冷却型の赤外線センサ
に関するものである。
物薄膜に係り、特に電気抵抗の温度係数を大きくするこ
とができるボロメータ用酸化物薄膜とその製造方法、ボ
ロメータ用酸化物薄膜を用いた非冷却型の赤外線センサ
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、入射赤外線を受光部で吸収し
て温度変化を引き起こさせ、温度変化によって発生する
電気抵抗値の変化を検知することによって入射赤外線の
放射強度を検出するボロメータ式の非冷却型赤外線セン
サが知られている。ボロメータは、基板材料から熱的に
隔絶された金属あるいは半導体薄膜の電気抵抗の温度変
化を利用するものである。このボロメータ用材料に要求
される特性としては、電気抵抗の温度係数（以下、ＴＣ
Ｒとする）および電気抵抗値などがある。一般にボロメ
ータ用材料の電気抵抗値が大きくなると、ジョンソンノ
イズが大きくなるため好ましくない。一方、電気抵抗値
が小さくなると、ボロメータ以外の配線抵抗とボロメー
タ用材料の電気抵抗値との差が小さくなるためにやはり
好ましくない。このため、ボロメータ用材料の電気抵抗
値は室温において５〜１００ｋΩ程度であることが望ま
しい。いいかえるとボロメータ用抵抗体薄膜の厚さを５
０〜１０００ｎｍとすると、ボロメータ用材料に求めら
れる電気抵抗率は０．０２５〜１０Ωｃｍ程度が望まし
いといえる。
て温度変化を引き起こさせ、温度変化によって発生する
電気抵抗値の変化を検知することによって入射赤外線の
放射強度を検出するボロメータ式の非冷却型赤外線セン
サが知られている。ボロメータは、基板材料から熱的に
隔絶された金属あるいは半導体薄膜の電気抵抗の温度変
化を利用するものである。このボロメータ用材料に要求
される特性としては、電気抵抗の温度係数（以下、ＴＣ
Ｒとする）および電気抵抗値などがある。一般にボロメ
ータ用材料の電気抵抗値が大きくなると、ジョンソンノ
イズが大きくなるため好ましくない。一方、電気抵抗値
が小さくなると、ボロメータ以外の配線抵抗とボロメー
タ用材料の電気抵抗値との差が小さくなるためにやはり
好ましくない。このため、ボロメータ用材料の電気抵抗
値は室温において５〜１００ｋΩ程度であることが望ま
しい。いいかえるとボロメータ用抵抗体薄膜の厚さを５
０〜１０００ｎｍとすると、ボロメータ用材料に求めら
れる電気抵抗率は０．０２５〜１０Ωｃｍ程度が望まし
いといえる。
【０００３】次に、赤外線センサの温度分解能（以下、
ＮＥＴＤとする）は、ボロメータ用材料のＴＣＲの絶対
値に反比例する。したがって、ＴＣＲの絶対値の大きい
ボロメータ用材料を用いることによってＮＥＴＤの小さ
い赤外線センサを得ることができる。一般にニッケル鉄
合金等の合金薄膜はＴＣＲが０．５％／Ｋ程度と小さい
ため、高感度の赤外線センサ用ボロメータ材料としては
好ましくない。一方、例えば特開平１１−２７１１４５
号公報にみられるように、酸化バナジウム薄膜はＴＣＲ
が２％／Ｋ程度と比較的大きいため、ボロメータ用材料
として利用されている。そして、特開２０００−１４３
２４３号公報にみられるようにバナジウムＶの一部をマ
ンガンＭｎ等他の元素で置換する試みも行われており、
ＴＣＲの絶対値を４％／Ｋ程度まで向上できることが報
告されている。
ＮＥＴＤとする）は、ボロメータ用材料のＴＣＲの絶対
値に反比例する。したがって、ＴＣＲの絶対値の大きい
ボロメータ用材料を用いることによってＮＥＴＤの小さ
い赤外線センサを得ることができる。一般にニッケル鉄
合金等の合金薄膜はＴＣＲが０．５％／Ｋ程度と小さい
ため、高感度の赤外線センサ用ボロメータ材料としては
好ましくない。一方、例えば特開平１１−２７１１４５
号公報にみられるように、酸化バナジウム薄膜はＴＣＲ
が２％／Ｋ程度と比較的大きいため、ボロメータ用材料
として利用されている。そして、特開２０００−１４３
２４３号公報にみられるようにバナジウムＶの一部をマ
ンガンＭｎ等他の元素で置換する試みも行われており、
ＴＣＲの絶対値を４％／Ｋ程度まで向上できることが報
告されている。
【０００４】また、例えば特開２０００−９５５２２号
公報にみられるように、Ｌａ1-xＳｒxＭｎＯ3等のペロ
ブスカイト型Ｍｎ酸化物が磁気的性質の変化に伴って高
温の高抵抗半導体状態から低温の低抵抗金属状態に相転
移するユニークな特性を利用することも検討されてい
る。この相転移が起こる温度は、例えばＳｒ組成ｘを調
整することによって室温付近に設定することができる。
そして、この相転移に伴い大きな電気抵抗の変化がおこ
るので、大きなＴＣＲを得ることができる。実際に、こ
の材料では５％／Ｋ以上、中には１０％／Ｋ程度の高い
ＴＣＲが得られることが報告されており、赤外線センサ
への応用が期待されている。
公報にみられるように、Ｌａ1-xＳｒxＭｎＯ3等のペロ
ブスカイト型Ｍｎ酸化物が磁気的性質の変化に伴って高
温の高抵抗半導体状態から低温の低抵抗金属状態に相転
移するユニークな特性を利用することも検討されてい
る。この相転移が起こる温度は、例えばＳｒ組成ｘを調
整することによって室温付近に設定することができる。
そして、この相転移に伴い大きな電気抵抗の変化がおこ
るので、大きなＴＣＲを得ることができる。実際に、こ
の材料では５％／Ｋ以上、中には１０％／Ｋ程度の高い
ＴＣＲが得られることが報告されており、赤外線センサ
への応用が期待されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記のごとく酸化バナ
ジウム系薄膜では、元素置換等の改良を行うことによ
り、２−４％／Ｋ程度のＴＣＲを得ることができる。ま
た、ペロブスカイト型Ｍｎ酸化物の相転移を利用すれ
ば、５−１０％／Ｋ程度の比較的大きなＴＣＲが得られ
る。したがって、従来の非冷却型赤外線センサでは、こ
れらの材料をボロメータ用抵抗体薄膜に利用することが
検討されてきた。しかしながら、今後赤外線センサをさ
らに高感度化及び多画素化していくためには、よりＴＣ
Ｒの大きなボロメータ用材料の開発が必要とされてい
る。本発明は、このような状況に鑑みてなされたもの
で、電気抵抗の温度係数を大きくすることができるボロ
メータ用酸化物薄膜とその製造方法及び赤外線センサを
提供することを目的とする。
ジウム系薄膜では、元素置換等の改良を行うことによ
り、２−４％／Ｋ程度のＴＣＲを得ることができる。ま
た、ペロブスカイト型Ｍｎ酸化物の相転移を利用すれ
ば、５−１０％／Ｋ程度の比較的大きなＴＣＲが得られ
る。したがって、従来の非冷却型赤外線センサでは、こ
れらの材料をボロメータ用抵抗体薄膜に利用することが
検討されてきた。しかしながら、今後赤外線センサをさ
らに高感度化及び多画素化していくためには、よりＴＣ
Ｒの大きなボロメータ用材料の開発が必要とされてい
る。本発明は、このような状況に鑑みてなされたもの
で、電気抵抗の温度係数を大きくすることができるボロ
メータ用酸化物薄膜とその製造方法及び赤外線センサを
提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のボロメータ用酸
化物薄膜は、ＹＢａＣｏ2Ｏ5.5+x（−０．５＜ｘ＜０．
０５）で示されるコバルト系酸化物からなるものであ
る。また、本発明のボロメータ用酸化物薄膜の１構成例
は、前記コバルト系酸化物におけるＹ元素の少なくとも
一部が、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、
Ｈｏのうち少なくとも一種類の元素又は化合物で置換さ
れるものである。また、本発明のボロメータ用酸化物薄
膜の１構成例は、前記コバルト系酸化物におけるＢａ元
素の少なくとも一部が、Ｓｒ、Ｃａのうち少なくとも一
種類の元素又は化合物で置換されるものである。また、
本発明のボロメータ用酸化物薄膜の１構成例において、
前記コバルト系酸化物は絶縁性基板の上に形成され、こ
の絶縁性基板はペロブスカイト型酸化物単結晶薄膜から
なるものである。ペロブスカイト型酸化物単結晶薄膜と
しては、ＳｒＴｉＯ3 、ＬａＡｌＯ3 、ＮｄＧａＯ3 な
どがある。
化物薄膜は、ＹＢａＣｏ2Ｏ5.5+x（−０．５＜ｘ＜０．
０５）で示されるコバルト系酸化物からなるものであ
る。また、本発明のボロメータ用酸化物薄膜の１構成例
は、前記コバルト系酸化物におけるＹ元素の少なくとも
一部が、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、
Ｈｏのうち少なくとも一種類の元素又は化合物で置換さ
れるものである。また、本発明のボロメータ用酸化物薄
膜の１構成例は、前記コバルト系酸化物におけるＢａ元
素の少なくとも一部が、Ｓｒ、Ｃａのうち少なくとも一
種類の元素又は化合物で置換されるものである。また、
本発明のボロメータ用酸化物薄膜の１構成例において、
前記コバルト系酸化物は絶縁性基板の上に形成され、こ
の絶縁性基板はペロブスカイト型酸化物単結晶薄膜から
なるものである。ペロブスカイト型酸化物単結晶薄膜と
しては、ＳｒＴｉＯ3 、ＬａＡｌＯ3 、ＮｄＧａＯ3 な
どがある。
【０００７】本発明のボロメータ用酸化物薄膜の製造方
法は、前記ボロメータ用酸化物薄膜をゾルゲル法により
絶縁性基板上に形成するものである。また、本発明のボ
ロメータ用酸化物薄膜の製造方法は、前記ボロメータ用
酸化物薄膜を物理的成膜法により絶縁性基板上に形成す
るものである。物理的成膜法としては、スパッタリング
法、レーザーアブレーション法などがある。また、本発
明のボロメータ用酸化物薄膜の製造方法は、金属有機化
合物を溶媒に溶解させた溶液を絶縁性基板上に塗布し、
乾燥後の前記溶液にレーザー光を照射して結晶化させる
ことにより、前記ボロメータ用酸化物薄膜を形成するも
のである。
法は、前記ボロメータ用酸化物薄膜をゾルゲル法により
絶縁性基板上に形成するものである。また、本発明のボ
ロメータ用酸化物薄膜の製造方法は、前記ボロメータ用
酸化物薄膜を物理的成膜法により絶縁性基板上に形成す
るものである。物理的成膜法としては、スパッタリング
法、レーザーアブレーション法などがある。また、本発
明のボロメータ用酸化物薄膜の製造方法は、金属有機化
合物を溶媒に溶解させた溶液を絶縁性基板上に塗布し、
乾燥後の前記溶液にレーザー光を照射して結晶化させる
ことにより、前記ボロメータ用酸化物薄膜を形成するも
のである。
【０００８】本発明の赤外線センサは、前記ボロメータ
用酸化物薄膜をボロメータ用抵抗体（４）として用いる
ものである。また、本発明の赤外線センサは、前記ボロ
メータ用酸化物薄膜を半導体基板（１）から熱的に分離
したマイクロブリッジ構造を有するものである。
用酸化物薄膜をボロメータ用抵抗体（４）として用いる
ものである。また、本発明の赤外線センサは、前記ボロ
メータ用酸化物薄膜を半導体基板（１）から熱的に分離
したマイクロブリッジ構造を有するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】［第１の実施の形態］以下、本発
明の第１の実施の形態について詳細に説明する。本実施
の形態では、赤外線の入射光を吸収することにより温度
を変え、その温度変化により電気抵抗値が変化して、入
射した赤外線の強度の信号を読み出す方式のボロメータ
方式非冷却赤外線センサにおいて、温度変化により電気
抵抗値を変えるボロメータ用薄膜材料に、ＹＢａＣｏ2
Ｏ5.5+x（−０．５＜ｘ＜０．０５）で示されるコバル
ト系酸化物を用いる。
明の第１の実施の形態について詳細に説明する。本実施
の形態では、赤外線の入射光を吸収することにより温度
を変え、その温度変化により電気抵抗値が変化して、入
射した赤外線の強度の信号を読み出す方式のボロメータ
方式非冷却赤外線センサにおいて、温度変化により電気
抵抗値を変えるボロメータ用薄膜材料に、ＹＢａＣｏ2
Ｏ5.5+x（−０．５＜ｘ＜０．０５）で示されるコバル
ト系酸化物を用いる。
【００１０】このコバルト系酸化物薄膜は、室温付近で
高温側の低抵抗状態から低温の高抵抗状態に転移する。
そして、この転移に伴って、電気抵抗率は高温側では数
ｍΩｃｍ程度であるのに対して、低温側では１００ｍΩ
ｃｍ程度まで二桁程度も大きく変化する。このため、こ
の転移点付近で大きなＴＣＲを得ることができる。この
低抵抗状態から高抵抗状態への転移が起こる温度は、酸
素濃度ｘや希土類金属Ｐｒ（プラセオジム）、Ｎｄ（ネ
オジム）、Ｓｍ（サマリウム）、Ｅｕ（ユウロピウ
ム）、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｔｂ（テルビウム）、Ｄ
ｙ（ジスプロシウム）、Ｈｏ（ホルミウム）、及びアル
カリ土類金属Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｃａ（カルシウ
ム）の添加量や組み合わせを変えることによって目的と
する値に調整することができる。例えば、ＹＢａＣｏ2
Ｏ5.5+x（−０．５＜ｘ＜０．０５）において、ｘを０
近辺にすると２９０Ｋ付近に設定することができる。
高温側の低抵抗状態から低温の高抵抗状態に転移する。
そして、この転移に伴って、電気抵抗率は高温側では数
ｍΩｃｍ程度であるのに対して、低温側では１００ｍΩ
ｃｍ程度まで二桁程度も大きく変化する。このため、こ
の転移点付近で大きなＴＣＲを得ることができる。この
低抵抗状態から高抵抗状態への転移が起こる温度は、酸
素濃度ｘや希土類金属Ｐｒ（プラセオジム）、Ｎｄ（ネ
オジム）、Ｓｍ（サマリウム）、Ｅｕ（ユウロピウ
ム）、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｔｂ（テルビウム）、Ｄ
ｙ（ジスプロシウム）、Ｈｏ（ホルミウム）、及びアル
カリ土類金属Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｃａ（カルシウ
ム）の添加量や組み合わせを変えることによって目的と
する値に調整することができる。例えば、ＹＢａＣｏ2
Ｏ5.5+x（−０．５＜ｘ＜０．０５）において、ｘを０
近辺にすると２９０Ｋ付近に設定することができる。
【００１１】上記コバルト系酸化物をゾルゲル法で薄膜
化する場合には、例えば成分金属のオクタン系コート剤
などを所望の比率で十分均一に混合させた後、スピンコ
ーターを用いて絶縁体基板上に回転塗布する。絶縁体基
板には、格子定数及び熱膨張率が上記コバルト系酸化物
に近く、エピタキシャル成長可能なＳｒＴｉＯ3 、Ｌａ
ＡｌＯ3 、ＮｄＧａＯ3 などのペロブスカイト型酸化物
単結晶薄膜を用いることが好ましい。
化する場合には、例えば成分金属のオクタン系コート剤
などを所望の比率で十分均一に混合させた後、スピンコ
ーターを用いて絶縁体基板上に回転塗布する。絶縁体基
板には、格子定数及び熱膨張率が上記コバルト系酸化物
に近く、エピタキシャル成長可能なＳｒＴｉＯ3 、Ｌａ
ＡｌＯ3 、ＮｄＧａＯ3 などのペロブスカイト型酸化物
単結晶薄膜を用いることが好ましい。
【００１２】混合液塗布後の基板を、混合液中の溶媒を
除去するために１５０℃で３０分間程度乾燥させた後、
５００℃程度で３０分仮焼する。この回転塗布、乾燥及
び仮焼の工程を、目的とする膜厚が得られるまで繰り返
す。最後に７００−９００℃での高温でアニールして薄
膜を作製する。なお、通常、上記のＳｒＴｉＯ3 などの
ペロブスカイト型酸化物単結晶薄膜はＳｉウエハー上に
形成されている。
除去するために１５０℃で３０分間程度乾燥させた後、
５００℃程度で３０分仮焼する。この回転塗布、乾燥及
び仮焼の工程を、目的とする膜厚が得られるまで繰り返
す。最後に７００−９００℃での高温でアニールして薄
膜を作製する。なお、通常、上記のＳｒＴｉＯ3 などの
ペロブスカイト型酸化物単結晶薄膜はＳｉウエハー上に
形成されている。
【００１３】また、上記コバルト系酸化物薄膜をスパッ
タリング法、レーザーアブレーション法などの物理的成
膜方法により作製する場合には、上記コバルト系酸化物
の焼結体ターゲット等を用いて、このターゲットの成分
をスパッタリング、又はレーザーによってアブレーショ
ンすることによって蒸発させる。そして、基板となるＳ
ｒＴｉＯ3 などのペロブスカイト型酸化物単結晶薄膜を
７００℃程度に加熱した後、１０-3−１０-1Ｔｏｒｒ程
度の酸素分圧雰囲気に制御して、その基板上に蒸着成分
を堆積することにより、目的とする結晶構造を有するコ
バルト系酸化物薄膜を作製することができる。
タリング法、レーザーアブレーション法などの物理的成
膜方法により作製する場合には、上記コバルト系酸化物
の焼結体ターゲット等を用いて、このターゲットの成分
をスパッタリング、又はレーザーによってアブレーショ
ンすることによって蒸発させる。そして、基板となるＳ
ｒＴｉＯ3 などのペロブスカイト型酸化物単結晶薄膜を
７００℃程度に加熱した後、１０-3−１０-1Ｔｏｒｒ程
度の酸素分圧雰囲気に制御して、その基板上に蒸着成分
を堆積することにより、目的とする結晶構造を有するコ
バルト系酸化物薄膜を作製することができる。
【００１４】さらにまた、金属有機化合物を溶媒に溶解
させて溶液状とし、これを絶縁性基板上に塗布、乾燥さ
せた後に、波長４００ｎｍ以下のレーザー光を照射して
分解し、生成した酸化物を結晶化させることによっても
目的とする結晶構造を有するコバルト系酸化物薄膜を作
製することができる。この場合には、レーザー光照射に
よる光分解反応の効果によって、５００℃以下の低温で
薄膜を作製できるという特徴がある。
させて溶液状とし、これを絶縁性基板上に塗布、乾燥さ
せた後に、波長４００ｎｍ以下のレーザー光を照射して
分解し、生成した酸化物を結晶化させることによっても
目的とする結晶構造を有するコバルト系酸化物薄膜を作
製することができる。この場合には、レーザー光照射に
よる光分解反応の効果によって、５００℃以下の低温で
薄膜を作製できるという特徴がある。
【００１５】以上のようなコバルト系酸化物薄膜をボロ
メータ用抵抗体材料として用いた赤外線センサの構造の
一例を図１に示す。この赤外線センサはマイクロブリッ
ジ構造を有している。すなわち、ボロメータ構造を、シ
リコン基板から空隙によって熱的に分離したダイアフラ
ム構造とし、窒化シリコン等の梁で支える構造としてい
る。
メータ用抵抗体材料として用いた赤外線センサの構造の
一例を図１に示す。この赤外線センサはマイクロブリッ
ジ構造を有している。すなわち、ボロメータ構造を、シ
リコン基板から空隙によって熱的に分離したダイアフラ
ム構造とし、窒化シリコン等の梁で支える構造としてい
る。
【００１６】図１において、１はシリコン（Ｓｉ）等か
らなる基板、２は酸化シリコンとＳｒＴｉＯ3 などのペ
ロブスカイト型酸化物単結晶薄膜との二層構造からなる
ブリッジ構造体、３は空隙、４はボロメータ用抵抗体、
５は配線、６は保護膜、７は赤外線吸収膜、８は赤外線
反射膜である。
らなる基板、２は酸化シリコンとＳｒＴｉＯ3 などのペ
ロブスカイト型酸化物単結晶薄膜との二層構造からなる
ブリッジ構造体、３は空隙、４はボロメータ用抵抗体、
５は配線、６は保護膜、７は赤外線吸収膜、８は赤外線
反射膜である。
【００１７】図１のように、一般的にボロメータ型の赤
外線センサは、基板１からボロメータ用抵抗体４が空隙
３によって隔離されたマイクロブリッジ構造を有してい
る。このため、ボロメータ用抵抗体４を基板１から熱的
に分離させることができる。本実施の形態では、このボ
ロメータ用抵抗体４の材料として上記コバルト系酸化物
薄膜を用いる。
外線センサは、基板１からボロメータ用抵抗体４が空隙
３によって隔離されたマイクロブリッジ構造を有してい
る。このため、ボロメータ用抵抗体４を基板１から熱的
に分離させることができる。本実施の形態では、このボ
ロメータ用抵抗体４の材料として上記コバルト系酸化物
薄膜を用いる。
【００１８】図１の構造をとることによって、赤外線が
セルに入射すると、まず赤外吸収膜７で一部が吸収さ
れ、透過した赤外線も赤外線反射膜８で反射され、結果
として入射した赤外線は赤外線吸収膜７に完全に吸収さ
れることになる。吸収された赤外線は熱となりダイアフ
ラムを加熱してボロメータ用抵抗体４の電気抵抗を変化
させる。そして、ボロメータ用抵抗体４と基板１中に形
成された図示しない読み出し回路は、ボロメータ用抵抗
体４の両端からブリッジ構造体２の支持脚を伝って基板
１まで配設された配線５を介して接続される。これによ
り、ボロメータ用抵抗体４の電気抵抗の変化が入射赤外
線の強度を表す信号として読み出し回路によって検出さ
れる。
セルに入射すると、まず赤外吸収膜７で一部が吸収さ
れ、透過した赤外線も赤外線反射膜８で反射され、結果
として入射した赤外線は赤外線吸収膜７に完全に吸収さ
れることになる。吸収された赤外線は熱となりダイアフ
ラムを加熱してボロメータ用抵抗体４の電気抵抗を変化
させる。そして、ボロメータ用抵抗体４と基板１中に形
成された図示しない読み出し回路は、ボロメータ用抵抗
体４の両端からブリッジ構造体２の支持脚を伝って基板
１まで配設された配線５を介して接続される。これによ
り、ボロメータ用抵抗体４の電気抵抗の変化が入射赤外
線の強度を表す信号として読み出し回路によって検出さ
れる。
【００１９】［第２の実施の形態］以下、本発明の第２
の実施の形態について詳細に説明する。本実施の形態は
第１の実施の形態のコバルト系酸化物薄膜をより具体的
に説明するものである。本実施の形態では、コバルト系
酸化物薄膜をゾルゲル溶液を用いて作製した。まず、
Ｙ、Ｂａ、Ｃｏのオクタン系コート剤を所望の比率で均
一に混合した混合液をスピンコーターを用いて絶縁体基
板上に塗布する。絶縁体基板にはＳｉ基板上に形成した
ＳｒＴｉＯ3 単結晶薄膜を用いた。スピンコーターの条
件としては、混合液を絶縁体基板上に塗布後、２０００
ｒｐｍで３０秒間回転させた。
の実施の形態について詳細に説明する。本実施の形態は
第１の実施の形態のコバルト系酸化物薄膜をより具体的
に説明するものである。本実施の形態では、コバルト系
酸化物薄膜をゾルゲル溶液を用いて作製した。まず、
Ｙ、Ｂａ、Ｃｏのオクタン系コート剤を所望の比率で均
一に混合した混合液をスピンコーターを用いて絶縁体基
板上に塗布する。絶縁体基板にはＳｉ基板上に形成した
ＳｒＴｉＯ3 単結晶薄膜を用いた。スピンコーターの条
件としては、混合液を絶縁体基板上に塗布後、２０００
ｒｐｍで３０秒間回転させた。
【００２０】混合液塗布後の絶縁体基板を、混合液中の
溶媒を除去するために１５０℃で３０分間程度乾燥させ
た後、さらに有機成分を除去するため５００℃程度で３
０分仮焼した。この回転塗布、乾燥及び仮焼の工程を３
回繰り返すことによって、３００ｎｍ程度の膜厚が得ら
れた。次に、８００℃で空気中でアニールすることによ
って、目的とするコバルト系酸化物薄膜を作製した。
溶媒を除去するために１５０℃で３０分間程度乾燥させ
た後、さらに有機成分を除去するため５００℃程度で３
０分仮焼した。この回転塗布、乾燥及び仮焼の工程を３
回繰り返すことによって、３００ｎｍ程度の膜厚が得ら
れた。次に、８００℃で空気中でアニールすることによ
って、目的とするコバルト系酸化物薄膜を作製した。
【００２１】作製したコバルト系酸化物薄膜の構造をＸ
線回折法によって評価したところ、ｃ軸が基板面に垂直
に配向したコバルト系酸化物になっていることが確認で
きた。さらに、基板面内の構造も評価した結果、薄膜の
ａ軸、ｂ軸は基板の方位とそろって成長しており、エピ
タキシャル成長していることがわかった。薄膜の磁気特
性をＳＱＵＩＤ（Superconducting Quantum Interferen
ce Device ）という磁気センサによって測定したとこ
ろ、２９０Ｋ付近で高温側の常磁性状態から低温側の強
磁性状態に転移を示した。
線回折法によって評価したところ、ｃ軸が基板面に垂直
に配向したコバルト系酸化物になっていることが確認で
きた。さらに、基板面内の構造も評価した結果、薄膜の
ａ軸、ｂ軸は基板の方位とそろって成長しており、エピ
タキシャル成長していることがわかった。薄膜の磁気特
性をＳＱＵＩＤ（Superconducting Quantum Interferen
ce Device ）という磁気センサによって測定したとこ
ろ、２９０Ｋ付近で高温側の常磁性状態から低温側の強
磁性状態に転移を示した。
【００２２】また、薄膜の電気抵抗の温度変化を四端子
法によって高温側から温度を下げながら測定したとこ
ろ、２９５Ｋ付近で電気抵抗が２桁程度急速に増加し
て、低抵抗状態から高抵抗状態への転移が起こるのが確
認された。この転移に伴って１５％／Ｋ程度の大きなＴ
ＣＲが得られた。この値は従来のバナジウム系薄膜での
２〜４％／Ｋ程度、及び、ペロブスカイト型Ｍｎ系薄膜
での５〜１０％／Ｋ程度のＴＣＲと比較して非常に大き
な値である。また、この２９５Ｋ付近での電気抵抗率も
高温側で３ｍΩｃｍ程度、低温側で１００ｍΩｃｍ程度
であり、ボロメータ用材料に必要とされる電気抵抗率の
範囲に入っている。このように本実施の形態によれば、
ＴＣＲの大きなコバルト系酸化物薄膜を提供できるの
で、ボロメータ用抵抗材料として非常に有利であること
が分かる。
法によって高温側から温度を下げながら測定したとこ
ろ、２９５Ｋ付近で電気抵抗が２桁程度急速に増加し
て、低抵抗状態から高抵抗状態への転移が起こるのが確
認された。この転移に伴って１５％／Ｋ程度の大きなＴ
ＣＲが得られた。この値は従来のバナジウム系薄膜での
２〜４％／Ｋ程度、及び、ペロブスカイト型Ｍｎ系薄膜
での５〜１０％／Ｋ程度のＴＣＲと比較して非常に大き
な値である。また、この２９５Ｋ付近での電気抵抗率も
高温側で３ｍΩｃｍ程度、低温側で１００ｍΩｃｍ程度
であり、ボロメータ用材料に必要とされる電気抵抗率の
範囲に入っている。このように本実施の形態によれば、
ＴＣＲの大きなコバルト系酸化物薄膜を提供できるの
で、ボロメータ用抵抗材料として非常に有利であること
が分かる。
【００２３】［第３の実施の形態］以下、本発明の第３
の実施の形態について詳細に説明する。本実施の形態で
は、コバルト系酸化物薄膜をレーザー蒸着法によって作
製した。まず、上記コバルト系酸化物のＹにＰｒを１％
ドープした焼結体ターゲット等をレーザー蒸着チャンバ
ーにセットする。基板にはＳｉ基板上に形成したＬａＡ
ｌＯ3 単結晶薄膜を用いた。チャンバーを真空排気後、
基板温度を７００℃程度に加熱し、１０-3−１０-1Ｔｏ
ｒｒ程度の酸素分圧中になるまで酸素ガスを導入した。
次に、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーを焼結
体ターゲットに照射することによってターゲット成分を
蒸発させた。その結果、上記ＬａＡｌＯ3 単結晶薄膜上
に目的とするコバルト系酸化物薄膜が成長した。薄膜の
膜厚は２５０ｎｍとした。
の実施の形態について詳細に説明する。本実施の形態で
は、コバルト系酸化物薄膜をレーザー蒸着法によって作
製した。まず、上記コバルト系酸化物のＹにＰｒを１％
ドープした焼結体ターゲット等をレーザー蒸着チャンバ
ーにセットする。基板にはＳｉ基板上に形成したＬａＡ
ｌＯ3 単結晶薄膜を用いた。チャンバーを真空排気後、
基板温度を７００℃程度に加熱し、１０-3−１０-1Ｔｏ
ｒｒ程度の酸素分圧中になるまで酸素ガスを導入した。
次に、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーを焼結
体ターゲットに照射することによってターゲット成分を
蒸発させた。その結果、上記ＬａＡｌＯ3 単結晶薄膜上
に目的とするコバルト系酸化物薄膜が成長した。薄膜の
膜厚は２５０ｎｍとした。
【００２４】作製したコバルト系酸化物薄膜の構造をＸ
線回折法によって評価したところ、第２の実施の形態の
場合と同様にｃ軸が基板面に垂直に配向し、かつ、基板
面内の方位もそろったエピタキシャル成長したコバルト
系酸化物薄膜になっていることが確認できた。また、薄
膜の電気抵抗の温度変化を四端子法によって高温側から
温度を下げながら測定したところ、３００Ｋ付近で電気
抵抗が２桁程度急速に増加して、低抵抗状態から高抵抗
状態への転移が起こった。この転移に伴って１８％／Ｋ
程度の大きなＴＣＲが得られた。なお、成膜手法として
は上記のレーザー蒸着法のほかにスパッタリング法等他
の方法を用いてもさしつかえない。
線回折法によって評価したところ、第２の実施の形態の
場合と同様にｃ軸が基板面に垂直に配向し、かつ、基板
面内の方位もそろったエピタキシャル成長したコバルト
系酸化物薄膜になっていることが確認できた。また、薄
膜の電気抵抗の温度変化を四端子法によって高温側から
温度を下げながら測定したところ、３００Ｋ付近で電気
抵抗が２桁程度急速に増加して、低抵抗状態から高抵抗
状態への転移が起こった。この転移に伴って１８％／Ｋ
程度の大きなＴＣＲが得られた。なお、成膜手法として
は上記のレーザー蒸着法のほかにスパッタリング法等他
の方法を用いてもさしつかえない。
【００２５】［第４の実施の形態］以下、本発明の第４
の実施の形態について詳細に説明する。本実施の形態は
第１の実施の形態の赤外線センサをより具体的に説明す
るものである。本実施の形態では、読み出し回路（不図
示）が形成された基板１上にＷＳｉ等の赤外で反射率が
高い金属をスパッタ法で成膜して、赤外線反射膜８とし
た。
の実施の形態について詳細に説明する。本実施の形態は
第１の実施の形態の赤外線センサをより具体的に説明す
るものである。本実施の形態では、読み出し回路（不図
示）が形成された基板１上にＷＳｉ等の赤外で反射率が
高い金属をスパッタ法で成膜して、赤外線反射膜８とし
た。
【００２６】この赤外線反射膜８上に多結晶シリコン膜
等からなる犠牲層を空隙３の位置に形成した。この犠牲
層上にＳｉＮやＳｉＯ2 からなる絶縁膜をプラズマＣＶ
Ｄ法で成膜し、さらに、この絶縁膜上にＳｒＴｉＯ3 薄
膜を積層してブリッジ構造体２を形成した。次に、熱伝
導率の小さい金属、例えばＴｉ等をブリッジ構造体２上
にスパッタ法で形成し、露光、現像及びエッチング工程
によりＴｉを加工して配線５を形成した。
等からなる犠牲層を空隙３の位置に形成した。この犠牲
層上にＳｉＮやＳｉＯ2 からなる絶縁膜をプラズマＣＶ
Ｄ法で成膜し、さらに、この絶縁膜上にＳｒＴｉＯ3 薄
膜を積層してブリッジ構造体２を形成した。次に、熱伝
導率の小さい金属、例えばＴｉ等をブリッジ構造体２上
にスパッタ法で形成し、露光、現像及びエッチング工程
によりＴｉを加工して配線５を形成した。
【００２７】次に、ナフテン酸Ｙ溶液、ナフテン酸Ｂａ
溶液、ナフテン酸Ｃｏ溶液の各金属有機化合物溶液を、
Ｙ、Ｂａ、Ｃｏの比率が１：１：２になるようにトルエ
ンに溶解させた溶液を準備した。この溶液をブリッジ構
造体２上にスピンコートした後、２００℃で１０分間乾
燥させた。続いて、ボロメータ用抵抗体４のパターン部
分のみ波長４００ｎｍ以下のレーザー光が透過する形状
のマスクをブリッジ構造体２上に形成した。ブリッジ構
造体２に塗布した溶液に、１０ｍＪ／ｃｍ2 、５０Ｈｚ
のＡｒＦエキシマレーザー光を４００℃の大気中で３０
秒間照射し、さらに５０ｍＪ／ｃｍ2 、１０ＨｚのＡｒ
Ｆエキシマレーザー光を４００℃の大気中で５分間照射
した。そして、このようなレーザー照射を５回繰り返し
た。
溶液、ナフテン酸Ｃｏ溶液の各金属有機化合物溶液を、
Ｙ、Ｂａ、Ｃｏの比率が１：１：２になるようにトルエ
ンに溶解させた溶液を準備した。この溶液をブリッジ構
造体２上にスピンコートした後、２００℃で１０分間乾
燥させた。続いて、ボロメータ用抵抗体４のパターン部
分のみ波長４００ｎｍ以下のレーザー光が透過する形状
のマスクをブリッジ構造体２上に形成した。ブリッジ構
造体２に塗布した溶液に、１０ｍＪ／ｃｍ2 、５０Ｈｚ
のＡｒＦエキシマレーザー光を４００℃の大気中で３０
秒間照射し、さらに５０ｍＪ／ｃｍ2 、１０ＨｚのＡｒ
Ｆエキシマレーザー光を４００℃の大気中で５分間照射
した。そして、このようなレーザー照射を５回繰り返し
た。
【００２８】これにより、レーザー光が照射された溶液
はコバルト系酸化物に結晶化し、レーザー光の未照射部
分は何も変化が起こらずに金属有機化合物のままの状態
で残る。レーザー光の照射後、有機溶剤で洗浄すると、
未照射部分は溶解して選択的に除去され、ボロメータ用
抵抗体４の部分のみにコバルト系酸化物薄膜が残る。次
に、このようにして形成したボロメータ用抵抗体４の上
にＳｉＮやＳｉＯ2 からなる絶縁膜をプラズマＣＶＤ法
で成膜して保護膜６を形成した。この保護膜６上に反応
性スパッタ法などによりＴｉＮ等からなる赤外吸収膜７
を形成した。赤外吸収膜７の形成後、ヒドラジン等によ
り犠牲層をウエットエッチングして空隙３を形成した。
以上の方法により、基板１から熱的に分離した構造のダ
イアフラムを作製した。
はコバルト系酸化物に結晶化し、レーザー光の未照射部
分は何も変化が起こらずに金属有機化合物のままの状態
で残る。レーザー光の照射後、有機溶剤で洗浄すると、
未照射部分は溶解して選択的に除去され、ボロメータ用
抵抗体４の部分のみにコバルト系酸化物薄膜が残る。次
に、このようにして形成したボロメータ用抵抗体４の上
にＳｉＮやＳｉＯ2 からなる絶縁膜をプラズマＣＶＤ法
で成膜して保護膜６を形成した。この保護膜６上に反応
性スパッタ法などによりＴｉＮ等からなる赤外吸収膜７
を形成した。赤外吸収膜７の形成後、ヒドラジン等によ
り犠牲層をウエットエッチングして空隙３を形成した。
以上の方法により、基板１から熱的に分離した構造のダ
イアフラムを作製した。
【００２９】作製したセルが赤外線センサとして作動す
る原理は以下のとおりである。赤外線がセルに入射する
と、まず赤外吸収膜７で一部が吸収され、透過した赤外
線も赤外線反射膜８で反射され、結果として入射した赤
外線は赤外線吸収膜７に完全に吸収されることになる。
吸収された赤外線は熱となりダイアフラムを加熱してボ
ロメータ用抵抗体４の電気抵抗を変化させる。このよう
にして作製した赤外線センサの温度分解能ＮＥＴＤは、
従来の酸化バナジウム系薄膜をボロメータ用抵抗体４に
用いた赤外線センサと比較して１／４以下に下げること
ができた。
る原理は以下のとおりである。赤外線がセルに入射する
と、まず赤外吸収膜７で一部が吸収され、透過した赤外
線も赤外線反射膜８で反射され、結果として入射した赤
外線は赤外線吸収膜７に完全に吸収されることになる。
吸収された赤外線は熱となりダイアフラムを加熱してボ
ロメータ用抵抗体４の電気抵抗を変化させる。このよう
にして作製した赤外線センサの温度分解能ＮＥＴＤは、
従来の酸化バナジウム系薄膜をボロメータ用抵抗体４に
用いた赤外線センサと比較して１／４以下に下げること
ができた。
【００３０】従来の酸化バナジウム系薄膜等をボロメー
タ用抵抗体４に用いた場合、セル面積を小さくすると、
ＮＥＴＤが大きくなる、すなわち、赤外線センサの温度
分解能が悪くなる。これに対して、本発明のようにボロ
メータ用抵抗体４にコバルト系酸化物薄膜を用いると、
ＴＣＲが非常に大きいので、ＮＥＴＤを従来レベル以下
に保つことができる。このため、赤外線センサの多画素
化にも対応することができる。なお、本発明が上記各実
施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内にお
いて、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかで
ある。
タ用抵抗体４に用いた場合、セル面積を小さくすると、
ＮＥＴＤが大きくなる、すなわち、赤外線センサの温度
分解能が悪くなる。これに対して、本発明のようにボロ
メータ用抵抗体４にコバルト系酸化物薄膜を用いると、
ＴＣＲが非常に大きいので、ＮＥＴＤを従来レベル以下
に保つことができる。このため、赤外線センサの多画素
化にも対応することができる。なお、本発明が上記各実
施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内にお
いて、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかで
ある。
【００３１】例えば、ＹＢａＣｏ2Ｏ5.5+x（−０．５＜
ｘ＜０．０５）のコバルト系酸化物におけるＹ（イット
リウム）元素の少なくとも一部を、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、
Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏのうち少なくとも一種類
の元素又は化合物で置換してもよい。また、ＹＢａＣｏ
2Ｏ5.5+x（−０．５＜ｘ＜０．０５）のコバルト系酸化
物におけるＢａ（バリウム）元素の少なくとも一部を、
Ｓｒ、Ｃａのうち少なくとも一種類の元素又は化合物で
置換してもよい。
ｘ＜０．０５）のコバルト系酸化物におけるＹ（イット
リウム）元素の少なくとも一部を、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、
Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏのうち少なくとも一種類
の元素又は化合物で置換してもよい。また、ＹＢａＣｏ
2Ｏ5.5+x（−０．５＜ｘ＜０．０５）のコバルト系酸化
物におけるＢａ（バリウム）元素の少なくとも一部を、
Ｓｒ、Ｃａのうち少なくとも一種類の元素又は化合物で
置換してもよい。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、コバルト系酸化物を用
いることにより、ボロメータ用酸化物薄膜の電気抵抗の
温度係数を大きくすることができる。したがって、本発
明のボロメータ用酸化物薄膜をボロメータ用抵抗体とし
て使用すれば、温度分解能の優れた、高感度の非冷却型
赤外線センサを実現することができる。その結果、赤外
線センサの多画素化にも対応することができる。
いることにより、ボロメータ用酸化物薄膜の電気抵抗の
温度係数を大きくすることができる。したがって、本発
明のボロメータ用酸化物薄膜をボロメータ用抵抗体とし
て使用すれば、温度分解能の優れた、高感度の非冷却型
赤外線センサを実現することができる。その結果、赤外
線センサの多画素化にも対応することができる。
【図１】 本発明の第１の実施の形態においてコバルト
系酸化物薄膜をボロメータ用抵抗体に用いた赤外線セン
サの一例を示す断面図である。
系酸化物薄膜をボロメータ用抵抗体に用いた赤外線セン
サの一例を示す断面図である。
１…基板、２…ブリッジ構造体、３…空隙、４…ボロメ
ータ用抵抗体、５…配線、６…保護膜、７…赤外線吸収
膜、８…赤外線反射膜。
ータ用抵抗体、５…配線、６…保護膜、７…赤外線吸収
膜、８…赤外線反射膜。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｌ 37/00 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｋ
Ｆターム(参考） 2G065 AB02 BA12 CA13 DA20
2G066 BA09 BA55 BB09 CA01
4G048 AA05 AB02 AB04 AC08 AD02
AD08
4M118 AA01 AB10 BA05 BA30 CA14
CB13 EA01 FC18 GA10
5E034 BA09 BB08 BC04 DA07
Claims (9)
- 【請求項１】 赤外線入射に伴う温度変化に対応して抵
抗値が変化するボロメータ用酸化物薄膜であって、 ＹＢａＣｏ2Ｏ5.5+x（−０．５＜ｘ＜０．０５）で示さ
れるコバルト系酸化物からなることを特徴とするボロメ
ータ用酸化物薄膜。 - 【請求項２】 請求項１記載のボロメータ用酸化物薄膜
において、 前記コバルト系酸化物におけるＹ元素の少なくとも一部
が、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ
のうち少なくとも一種類の元素又は化合物で置換される
ことを特徴とするボロメータ用酸化物薄膜。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載のボロメータ用酸化
物薄膜において、 前記コバルト系酸化物におけるＢａ元素の少なくとも一
部が、Ｓｒ、Ｃａのうち少なくとも一種類の元素又は化
合物で置換されることを特徴とするボロメータ用酸化物
薄膜。 - 【請求項４】 請求項１−３の何れかに記載のボロメー
タ用酸化物薄膜において、 前記コバルト系酸化物は絶縁性基板の上に形成され、こ
の絶縁性基板はペロブスカイト型酸化物単結晶薄膜から
なることを特徴とするのボロメータ用酸化物薄膜。 - 【請求項５】 請求項１−３の何れかに記載のボロメー
タ用酸化物薄膜をゾルゲル法により絶縁性基板上に形成
することを特徴とするボロメータ用酸化物薄膜の製造方
法。 - 【請求項６】 請求項１−３の何れかに記載のボロメー
タ用酸化物薄膜を物理的成膜法により絶縁性基板上に形
成することを特徴とするボロメータ用酸化物薄膜の製造
方法。 - 【請求項７】 金属有機化合物を溶媒に溶解させた溶液
を絶縁性基板上に塗布し、乾燥後の前記溶液にレーザー
光を照射して結晶化させることにより、請求項１−３の
何れかに記載のボロメータ用酸化物薄膜を形成すること
を特徴とするボロメータ用酸化物薄膜の製造方法。 - 【請求項８】 請求項１−４の何れかに記載のボロメー
タ用酸化物薄膜をボロメータ用抵抗体として用いること
を特徴とする赤外線センサ。 - 【請求項９】 請求項８記載の赤外線センサにおいて、 前記ボロメータ用酸化物薄膜を半導体基板から熱的に分
離したマイクロブリッジ構造を有することを特徴とする
赤外線センサ。
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|---|---|---|---|
| JP2001235128A JP3812382B2 (ja) | 2001-08-02 | 2001-08-02 | ボロメータ用酸化物薄膜とその製造方法及び赤外線センサ |
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| JP2001235128A JP3812382B2 (ja) | 2001-08-02 | 2001-08-02 | ボロメータ用酸化物薄膜とその製造方法及び赤外線センサ |
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| JP3812382B2 JP3812382B2 (ja) | 2006-08-23 |
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| JP2001235128A Expired - Fee Related JP3812382B2 (ja) | 2001-08-02 | 2001-08-02 | ボロメータ用酸化物薄膜とその製造方法及び赤外線センサ |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2009519191A (ja) * | 2005-08-09 | 2009-05-14 | ザ・ユニバーシティー・オブ・ヒューストン・システム | 固体状酸化物燃料電池／イオン輸送膜用の新規な陰極と電解質材料 |
| JP2014110110A (ja) * | 2012-11-30 | 2014-06-12 | Semitec Corp | 薄膜サージアブソーバ、薄膜ディバイス及びこれらの製造方法 |
| KR101420264B1 (ko) | 2013-02-28 | 2014-07-17 | 한국세라믹기술원 | 볼로미터용 저항 박막 제조방법, 볼로미터 제조방법, 및 이들에 의해서 제조된 볼로미터와 적외선 검출 소자 |
| KR20150128080A (ko) * | 2014-05-08 | 2015-11-18 | 한국세라믹기술원 | 플레이팅을 이용한 산화물 저항 박막 제조방법 및 볼로미터 |
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|---|---|---|---|---|
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| CN1918459A (zh) * | 2004-02-16 | 2007-02-21 | 松下电器产业株式会社 | 红外线摄像元件 |
| WO2011153441A2 (en) * | 2010-06-04 | 2011-12-08 | Board Of Regents Of The University Of Texas System | Highly epitaxial thin films for high temperature/highly sensitive chemical sensors for critical and reducing environment |
| DE102012208492A1 (de) * | 2012-05-22 | 2013-11-28 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Dehnmessstreifenanordnung |
| US10184839B1 (en) * | 2017-08-30 | 2019-01-22 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of Nasa | Nanostructured vanadium oxide uncooled bolometers and method of fabrication |
Family Cites Families (8)
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|---|---|---|---|---|
| US5354989A (en) * | 1992-12-28 | 1994-10-11 | Advanced Fuel Research Inc. | Superconducting detector assembly and apparatus utilizing same |
| JP2786151B2 (ja) | 1996-03-27 | 1998-08-13 | 防衛庁技術研究本部長 | 酸化バナジウム薄膜及びそれを用いたボロメータ型赤外線センサ |
| US6337991B1 (en) * | 1996-11-05 | 2002-01-08 | Corning Applied Technologies Corp. | Large temperature coefficient of resistance material |
| JPH10163510A (ja) | 1996-12-04 | 1998-06-19 | Mitsubishi Electric Corp | 赤外線検知素子 |
| JPH11271145A (ja) | 1998-03-24 | 1999-10-05 | Mitsubishi Electric Corp | ボロメータ用検知膜とその製造方法、及びボロメータ素子 |
| JP2000095522A (ja) | 1998-06-29 | 2000-04-04 | Sharp Corp | ペロブスカイト型マンガン酸化物薄膜、その製造方法及びそれを用いた赤外線検出素子 |
| JP3080093B2 (ja) | 1998-09-01 | 2000-08-21 | 日本電気株式会社 | ボロメータ用酸化物薄膜および該酸化物薄膜を用いた赤外線センサ |
| JP3030344B1 (ja) | 1998-10-28 | 2000-04-10 | 防衛庁技術研究本部長 | 赤外線検出材料及び赤外線検出器 |
-
2001
- 2001-08-02 JP JP2001235128A patent/JP3812382B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100474281B1 (ko) * | 2003-04-28 | 2005-03-10 | 엘지전자 주식회사 | 박막 용적 탄성파 공진기를 이용한 환경 센서 |
| JP2009519191A (ja) * | 2005-08-09 | 2009-05-14 | ザ・ユニバーシティー・オブ・ヒューストン・システム | 固体状酸化物燃料電池／イオン輸送膜用の新規な陰極と電解質材料 |
| JP2014110110A (ja) * | 2012-11-30 | 2014-06-12 | Semitec Corp | 薄膜サージアブソーバ、薄膜ディバイス及びこれらの製造方法 |
| KR101420264B1 (ko) | 2013-02-28 | 2014-07-17 | 한국세라믹기술원 | 볼로미터용 저항 박막 제조방법, 볼로미터 제조방법, 및 이들에 의해서 제조된 볼로미터와 적외선 검출 소자 |
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| KR20150128079A (ko) * | 2014-05-08 | 2015-11-18 | 한국세라믹기술원 | 볼로미터용 저항 박막 제조방법 및 볼로미터 |
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| JP2020174189A (ja) * | 2015-12-16 | 2020-10-22 | ティーディーケイ・エレクトロニクス・アクチェンゲゼルシャフトＴｄｋ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ａｇ | Ｎｔｃセラミック、突入電流制限用の電子デバイスおよび電子デバイスを製造するための方法 |
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|---|---|
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