JP2006126203A - 収縮による熱分離を有する放射検出器およびその放射検出器を用いた赤外線検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機械的安定性を低下させることなく、放射検出器の膜の熱分離を最適化する。
【解決手段】放射検出器であって、入射電磁放射を熱量に変換する吸収部と、温度の変化によって周知の様式で抵抗率が変化する放射材料からなる感応領域と、少なくともそれらの表面領域の一部を覆う前記放射材料に接触している電極とからなる活性部と、前記検出器に接続された読取回路を収容する基板の上方に浮かされて支持される前記活性部を支持するとともに、前記読取回路と前記活性部の間の伝導を確保する支持領域または支柱と、を備えた放射検出器において、前記支持領域または支柱は不均一な断面領域を有し、該不均一な断面領域は、前記支持領域または支柱と前記基板との接点と、前記支持領域または支柱が前記活性部と連結される領域との間、あるいは、前記支持領域または支柱が不均一性を有する部材と接続される領域との間にあることを特徴とする放射検出器。
【選択図】図３

Description

本発明は、放射検出器に係り、さらには、そのような検出器を用いた赤外線検出装置に関する。本発明は、特に、赤外画像の分野に適用分野を有する。

極端な低音、典型的には液体窒素の温度でのみ動作する“量子検出器”と呼ばれる検出装置と対照的に、アレイ状に構成され、外気温度で動作することができるその装置の使用が知られている。

これらの非冷却式の検出器は、伝統的に、３００Ｋ付近の温度で機能する適当な材料の物量単位の変化を利用する。この放射検出器の場合には、この物量単位は電気抵抗率である。そのような非冷却式の検出器は、一般的に、赤外線を吸収してそれを熱に変換する手段と、赤外線の影響によってその温度が上昇するので、熱的にその検出器を分離する手段と、抵抗体を使用し、放射検出器の使用場所内に設置される温度測定手段と、温度測定手段から供給される電気信号の読取手段と、から構成される。

赤外画像向けの検出装置は、一般的にシリコンからなる基板上に載置された要素検出器の１次元または２次元配列により作られ、前記基板は、前記要素検出器を電気的に励起する手段や、これらの要素検出器によって発生する電気信号を前処理する手段を有する。

従って、これらの電気的な励起や前処理手段は、その基板上に作られ、読取回路を構成する。

そのような要素検出器の配列や関連する読取回路を含む装置は、一般的に、パッケージ内に配置され、特に電気的に古典的な技術を用いてその外部環境に接続される。そのようなパッケージの内部圧力は、熱損失を制限するために下げられる。そのパッケージは、検出された放射線に対する透過窓を有する。

この検出器を用いて画像を観測するために、その画像はアレイ状の要素検出器に適当な光学器を介して投射され、各々の要素検出器によって達せられた温度の画像を構成する電気信号を得るために、クロック電気刺激は、読取回路を介して、その要素検出器の各々に、あるいは、そのような検出器の各々の列に印加される。

それから、その信号は、読取回路によって多かれ少なかれ処理され、そして、もし必要であれば、その観測された画像の熱画像を生成するためにそのパッケージの外部の電気装置によって処理される。図１と図２は、それぞれ、従来技術による放射検出器の全体概略図と平面図を示す。特に、これらの図は、読取回路に適用される参照符号（１）で示されるシリコン基板を示す。

信号出力は、処理システム、特に伝統的な方式の画像システムによって分析されるので、この基板は、一方では、前記検出器に励振を発生する装置と、信号出力を後者によって読み取る装置とを有し、他方では、様々な検出器によってその信号出力をシリアル方式に変換し、減少した数の出力部にそれらを送ることを可能にする多重構造物を有する集積回路を収容する。

その検出器自体は、上方に浮かされて支持された膜（２）からなり、基板（１）上に配置され、その大部分が入射放射を吸収し、それを熱に変換し、それから電気信号に変換する。

前記膜（２）は、その読取回路上に浮かされて支持され、そしてさらには、一般的に支持領域または支持構造と呼ばれる、特に、支柱、脚注またはアンカーポイント（３）によって基板（１）の上方に浮かされて支持されている。

この方法で、典型的には１から５μｍの高さまで延びる空間が、基板（１）と膜（２）の間に設定される。

これらの支持構造物（３）は、事実上垂直である。それらは導電性を有し、従って、熱的な抵抗だけでなく導電性を有する平板延伸構造物（４）を介して、実際の放射検出器自体の構造物に含まれるその導電部や電極に励起ポテンシャルを印加することを可能にする。これらの平らで、延伸された構造物（４）は、通常、アームと称される。

その上方に浮かされて支持された膜（２）は、事実上、入射熱放射を吸収する層（５）を含む。

この放射の吸収は、その温度を伝達するこの層の加熱を引き起こし、したがって、温度計として機能し、放射材料で形成されたその膜の上に積層された層（６）に蓄積するこの層の加熱を引き起こす。

この放射材料は、伝統的には、若干あるいは多量に抵抗性のあるｐまたはｎ型の多結晶またはアモルファスシリコンを含むが、半導体状態に製造された酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５またはＶＯ_２）、さらにはスピネル構造を有するフェライトからならこともある。

すでに記述したように、その検出器と同平面に通常位置する電極は、その放射検出器内の電気信号を限定するために用いられ、これらは、例えば特許文献１に開示されるように共面電極や、積層電極や、サンドイッチ構造物と称される。

非冷却式の放射検出器の性能レベルに影響を与える様々なパラメータは、特に、その要素検出器の設計や構造を操ることや、また、特に、マイクロブリッジと支柱、特に、その読取回路と上方に浮かされて支持された膜（２）との熱分離を含む。

すでに記述したように、赤外線を反射する層によって被覆されている、そのボロメータのその活性部と、その読取回路を含むその基板との間の空間は、固体伝導による熱損失を防止するための、その支柱または支持領域（３）から離隔された間隙である。

その空間は、通常ガスによる対流と伝導を制限するために低温ガスで満たされている。

概して、その膜（２）の熱分離は、形成可能な非常に薄い層を構成する比較的細いアーム（４）によって行われる。それらが形成されるその方法によれば、これらの分離アーム（４）は、その膜（２）と同一平面に位置し、さらにはその後者の下に作られる（例えば、特許文献２を参照）。

それらは、比較的十分にその膜を分離・支持する機能を果たすけれども、それにもかかわらず、それらが引き起こす空間占有率（フィルファクタ）の減少ために、特にそれらが前記放射膜と同一平面に位置している場合に、これらのアームは、その放射検出器の性能を悪くする欠点を有する。実質的に、これらのアームの長さを増加させ、それらの幅および／または厚さを大幅に減少させることは、その構造物の硬さを損なう。事実、これらの部材は、倒れたり、変形したりすることで、結果的にその膜がその基板に接触することを引き起こし、それによって、前記膜の熱分離を破壊する熱橋（サーマルブリッジ）を形成する可能性のあるミクロブリッジの安定性に影響を与える機械的に弱い点である。
米国特許５０２１６６３Ａ 米国特許５３６７１６７Ａ "Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｍｅｔａｌ ｎａｎｏｂｒｉｄｇｅｓ"Ｒａｌｌｓ ｅｔ ａｌ． Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔｅｒ５（２３），４ Ｄｅｃｅｎｍｂｅｒ １９８９ "Ｏｒｄｅｒｅｄ ｐｏｒｏｕｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ｅｍｅｒｇｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ"−ＮＡＴＵＲＥ−Ｖｏｌ．４１７−２０ Ｊｕｎｅ ２００２

本発明は、第一に、その機械的安定性、特に上方に浮かされて支持されたマイクロブリッジの機械的安定性を低下させることなく、放射検出器のその膜の熱分離を最適化することを目的とする。それから、本発明は、その空間占有率（フィルファクタ）を増加することによって、そのような検出器の性能を改善することを目的とする。

これを達成するために、本発明は、そのアームの寸法形状を変更するだけでなく、そのマイクロブリッジと支持部材との間の接点（リンク）のレベルで熱抵抗の構造を調整することを必要とする。

従って、本発明は、放射検出器であって、入射電磁放射を熱量に変換する吸収部と、温度の変化によって周知の様式で抵抗率が変化する放射材料からなる感応領域（６）と、少なくともそれらの表面領域の一部を覆う前記放射材料（６）に接触している電極（１１）とからなる活性部（２）と、前記検出器に接続された読取回路を収容する基板（１）の上方に浮かされて支持される前記活性部を支持するとともに、前記読取回路と前記活性部の間の伝導を確保する支持領域または支柱（３）と、を備えた放射検出器において、前記支持領域または支柱（３）は不均一な断面領域を有し、該不均一な断面領域は、前記支持領域または支柱（３）と前記基板との接点と、前記支持領域または支柱（３）が前記活性部と連結される領域との間、あるいは、前記支持領域または支柱（３）が不均一性を有する部材（９）と接続される領域との間にあることを特徴とする放射検出器に関する。

言い換えると、本発明は、上方に浮かされて支持された膜の熱分離を最適化するために、その支持領域のモルフォロジーを調整することを必要とする。これは、“収縮（コンストリクション）”と称される物理的現象を利用する。

２つの材料の間における指針形の熱コンタクトや極端に小さい断面積を有するコンタクトを作ることは、熱接触抵抗の大幅な増加をもたらすその流束線の収縮を引き起こす。

この現象は、非冷却式の検出器における技術によって有利に利用され、それ故に、特に、放射検出器の分野で、前記検出器の熱分離を増加させるために利用される。この現象は、垂直接触抵抗を得るために特によく適用され、限定的なことではないものであると思われる。

この収縮現象は以下に記述される。均一温度や均一密度の熱流束に晒された、ある限られた範囲の特有の寸法（ａ）を有する表面（ｓ）上から分離されていると仮定される平面によって制限された熱伝導度ｋの半無限媒質の基本的なケースを取り上げてみる。その媒質内の温度領域は、Ｔ：∞からＴ：０まで変化するが、この変化は主に１０ａの半径を有する半球の表面（ｓ）の近傍に限定される。その媒質内のその収縮抵抗は、分析的に決定することができる。実際のコンタクト領域の境界における状態は、設定された温度状態、あるいは、設定された流束状態である。その収縮抵抗の値（Ｋ／Ｗ）は、以下のように得られる。
半径ａを有する円板上での設定された流束状態においては、
Ｒ_ｃ＝（８／３π^２）×（１／ｋａ）であり、
設定された温度状態においては、
Ｒ_ｃ＝１／（４ｋａ）である。

それゆえに、この収縮抵抗は、表面（ｓ）よりもむしろ特有の寸法（ａ）に反比例して現れる。それは、表面（ｓ）上に設定された熱状態のタイプにも依存する。その接触抵抗は、均一の流束密度状態に対する値よりも温度状態に対してわずかに小さい。実際に、その熱状態は、これらの２つのタイプ状態の中間にあり、これらの２つの状態の間にある収縮抵抗値である。

その熱流束線が有限の直径のチューブ内に運ばれると、その収縮現象は半無限媒質でのそれより弱い。

この場合、設定された温度状態において、
ａ／ｂ≦０．３であり、ｂが前記チューブの半径の場合、
Ｒ_ｃ＝（１／（４ｋａ））×（１−１．４１×ａ／ｂ）である。
最終的に、薄膜フィルムの場合には、その層の厚さが減少すると、その熱抵抗もそのコンタクト領域に対向するその表面上のその境界の状態に依存する。

したがって、対向表面上と同様に、半径ａのその円板上で設定された流束状態を制限するために、その熱接触抵抗は薄い中間物に対するよりは高くなる。それから、その接触抵抗は、以下のように表現される。
Ｒｃ＝（１／（４ｋａ））×（１−１．４１×ａ／ｂ）×ｆ（ｌ，ａ，ｂ）
ここで、ｆ（ｌ，ａ，ｂ）≧１であり、ｌはその層の厚さであり、ｆは幾何学的パラメータに依存するＲｃを調整する関数を表す。

実際に、その熱抵抗は、以下に由来する２つの要素を含む。第１に、上述した機構に従う最も低い温度のその領域に対する熱流束線の集中に由来し、それゆえに、そのコンタクト領域は収縮領域を発生させるために減少されたサイズであるべきである。また、第２に、接触を確保する薄膜フィルム層の表面のその接触抵抗に由来する。一般的に、２つの固体媒体の間のコンタクトは、残っている介在物（微小放射器の場合には、真空があると仮定される。）のその粗さ（≒１％）に依存する小さい表面領域の特定の数の領域内でのみ得られる。その介在物の伝導性が、接触している媒体の伝導性より低い場合には、これは、ナノ構造またはミクロ構造スケールを除いて、上述に記述したものと同様のミクロ収縮効果を引き起こすコンタクト領域に対して熱流束の集中を起こす。

結局、この解析は、いくつかの要素を修正することによって放射膜の熱分離を増加することができることを示す。その収縮の影響は、接触形状や接触寸法、したがって、支持領域や支柱を変化させることによって改善される。媒体を絶縁することは、特に重要である。その接触抵抗効果（接触している表面のレベルにおけるミクロ収縮）は、用いられたその材料の冶金学的な構造に事実上依存する。この点で、エーロゲルやキセロゲルのような材料を用いることは有利である。

実施された本願発明の形態とそれによる利点は、以下に例示の方法で与えられた典型的な実施例と添付図面に示された見本から、より明らかになる。

図１と図２は、すでに記述した通り、従来技術による放射検出器の全体概略図と平面図を示す。図３と図４は、概略的に、本発明の第１実施例を示す。図５と図６は、本発明の第２実施例を示す。図７は、本発明に従う放射膜の細部の概略断面図である。図８から図１０は、本発明に従う他の膜の図７と同様の図である。図１１は、多孔質材料と平滑材料の間の接触を示すための図である。

図３および図４は、本発明を実現する第１の方法を概略示している。これによると、その脚柱または支柱（３）は、一般的な形状であるが、それらの上端部は直接放射膜（２）に固定されておらず、分離アームの組立と、以下に示されるスパイクまたは微小突起（７）の組立と、その膜（２）の組立とを分離することができる中間フレーム（９）に固定されている。この中間フレームは、本発明の一般的な定義における前述された結合部材に相当する。

フレーム（９）は、如何なる材料からでも形成することができる。しかしながら、ＳｉＯ、ＳｉＮ、ＴｉＮまたは上方に浮かされて支持された活性領域を形成する材料を含む群から選択される１つの材料を使用することが好ましい。

このフレーム（９）は微小突起（７）を有し、微小突起の先端は放射膜（２）に接している。これらの微小突起は、フレームの一体部分であり、さらには後述のように同じ材料からなる。しかしながら、前記微小突起（マイクロスパイク）を異なる材料から形成することを目論むことも全く可能である。

さらに、そのフレームとその微小突起は、導電性を有する。しかしながら、そのフレームと微小突起は、絶縁材料によって覆われた導電コア、またはその逆に、すなわち、導電層に覆われた絶縁材料からなるコアを有するので、この導電性は、ある程度部分的である。さらに、その微小突起を形成するために用いられるそれらの材料は、そのフレームを形成するために用いられる材料と同一である必要性はない。

図３の形態において、熱流束線（thermal flux line）が収縮される領域は、主にその膜（２）上に位置する。図４は、微小突起の先端がそのフレームに対して下方向に向いているため、微小突起（８）が実質的に転換された配置を有するという事実を除いては、図３と同様である。この形態において、その微小突起は、前記膜の一部分であるか、異なる材料から作られている。さらに、その熱流束線が収縮される領域は、主に、そのフレーム内に位置する。

その脚柱または支柱（３）は、読取回路上に載置されており、そのフレーム（９）とその放射膜（２）は、一般的な超小型電子技術やマイクロ技術手法によって製作される。

その膜（２）を指している微小突起は、例えば、次のように作られる。感光性樹脂の層が、前記微小突起を形成する構造物上に塗布される。その構造物を構成するその層の厚さの２倍と略等しい直径を有する１つの円板が、リソグラフィされる。それから、この堆積物は、その材料の性質によって適切なエッチング液に浸される。結果としてその樹脂マスクの下部をオーバーエッチングする水平エッチングの割合（速度）は、その垂直エッチングの割合（速度）と等しい。その構造物は、自然に、微小突起形状に変化する。

明らかに、この方法は、すでに存在する下層のサンドイッチ構造に適しているに違いない。特に、その材料またはスパイクが形成される材料は、シリカまたは窒化物のように、絶縁体であっても導電体であってもよい。

図５および６に示されているように、本発明の第２の形態において、その放射膜は、支柱または支持領域（３）の延長部である微小突起（１０，１１）上に直接載置されており、それ故に如何なる中間フレームもない。

図５において、その微小突起は、その膜やその支持領域と同じ材料では作られていない。対照的に、その微小突起の先端同士が重なるように積み重ねられている図６に記述された形態では、前記スパイクと膜（２）は同一の材料である。

ある有利な実施形態によれば、その膜は、熱抵抗を増加させることができる分離アームも有している。

前記膜は、一般的な技術を用いて作られる。

したがって、前記検温器材料（６）を支持するその構造物（５）は、金属電極を取り囲む２つの絶縁層からなる。その電極を構成するその金属層上に堆積されたその絶縁層は、そのサーミスターと接続するためのコンタクト開口を有する。その検温器材料のエッチングは、その検出器（網状化)を分離するその領域内のその材料を露出することを可能にする。

開示される他の実施例において、その放射材料を支持するその構造物は、そのサーミスターの残部に全体的に接触している金属電極上の１つの絶縁層からなる。その検温器材料のエッチングは、その検出器を分離する領域内のその材料を露出することを可能にする。

このタイプのサンドイッチ構造は、信号対ノイズ比の点で最適化された構造物を作る。

これらの構造物は、マイクロブリッジを製作する様々な手法を用いて作られる。

マイクロボロメーター技術は、その電極と、最大の吸収を確保する反射器（その多重回路や読取回路上に堆積される金属材料）との間に１／４波長のキャビティを作るために、１〜５μｍの厚さ、好ましくは検出される波長の１／４に等しい厚さを有するポリイミドからなる犠牲層上に実行される。

絶縁材料（ＳｉＮ、ＳｉＯ、ＺｎＳなど）からなるその薄いフィルム層（例えば、０．００５μｍ〜０．１μｍの厚さを有する）は、カソードスパッタリング、プラズマ分解（ＰＥＣＶＤ）などのようなこれらの材料に慣習的に用いられる低温堆積技術を用いて得られる。これらの材料は、通常、プラズマ利用の化学エッチング手法を用いてエッチングされる。

その電極を構成するその金属材料（Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｐｔなど）は、好ましくはカソードスパッタリングで堆積される。これらの金属化された領域は、化学エッチング手法またはプラズマエッチング手法によって画定される。これらの層の厚さは、０．００５μｍから０．１μｍである。その電極を構成するその層のシート抵抗は、赤外線放射の吸収を促進するために調整される。

その検温器材料は、カソードスパッタリング、熱分解（ＬＰＣＶＤ）またはプラズマ分解（ＰＥＣＶＤ）などのような通常これらの材料に用いられる低温堆積技術を用いて得られたアモルファスまたは多結晶半導体（Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣ、ａ−ＳｉＣ：Ｈなど）でありうる。

これらの層への如何なるドーピングも、反応器内にドープガス（ＢＦ_３、ＰＨ_３など）を導入することやイオン注入によって行われる。これらの材料は、通常、プラズマ利用の化学エッチング手法を用いてエッチングされる。これは、金属材料またはバナジウムやフェライト酸化物をも含む。

その犠牲層をエッチングするための手法は、その層の性質に合うように適用される。それは、好ましくはプラズマエッチング手法である。

本発明に従うその放射膜近傍の収縮領域の第１実施例は、図７に関連して記述される。

この例では、その放射構造物とその犠牲層を含む層（５，６）のそのホール（１２）の開口は、第一に高分解能電子装置または光学的なフォトリソグラフィ装置によって、第２にドライエッチング装置を用いて作られる。５０ｎｍのホールは、一般に、従来からの技術（スペーサ技術など）によって得られ、多くの文献がこれを報告しており、例えば、非特許文献１がある。

また、その膜の底部とその支持部（フレーム（９）または支持領域（３））の間に位置するピボット（１３）の寸法は、大抵、検温器材料に相応しい等方性プラズマエッチング手法を用いることによって減少させられる。それによって前記膜の熱分離を助ける。

さらに熱抵抗を増加させるために、その支持部材（フレーム（９）または支持領域（３））の表面粗さは、その薄膜フィルム層の堆積中に得られる。それにもかかわらず、そのような粗さは、材料の相互拡散をもたらすボイドを取り除く適当な熱処理によってさらに確実に得られる。適当な化学処理も、その相互拡散領域をエッチングしたり、単に結晶粒界を露出するためにさえも用いられる。コンタクトにあるその材料の表面領域は、比較的大きいけれども、その有効な熱接触表面は、その１％程度である。

図８に関連して記述される形態では、その熱流束線の収縮は、ポーラス材料、例えば、シリカまたはカーボンポリマーベースのエーロゲルタイプの材料（非特許文献２に記載されているような）によって得られる。

図１１は、多孔質材料と平滑面の間にあるそのコンタクトを概略的に示す。それには、特に、このコンタクトが実際に、前述の本発明の手段に必要な収縮領域に用いられ、構成するのに適している多孔質材料の物理的現象の結果であるスパイク形状に形成された複数の領域からなるということが見られる。

この形態（図８）によれば、その膜構造物のその層（５，６）を貫通するホール（１２）のその開口は、前述と同様の方法で得られる。そのスパイクを構成するその材料は、好ましくはゾルゲル法を用いてその装置の表面全体を覆うように堆積される。それから、この材料は、その放射膜に対する支持部を形成するように、そのホールの近傍にスパイクを局在化させるためにエッチング（自己整合エッチング方法）される。

そのコンタクトスパイクを作るために用いられるその材料の性質により、熱抵抗に対するその後者の寄与は、純粋な収縮の点において無視できる。そのスパイクが、シリカベースのゲルのような非常に低い熱伝導性を有するエーロゲルタイプの材料からなる場合、特にこれは当てはまる。事実、それらが真空中に置かれると、これらの材料は、０．０２Ｗｍ^−１Ｋ^−１Ｍのオーダーの熱伝導率、すなわち、シリコン酸化物または窒化物の熱伝導率より２桁小さい熱伝導率を示す。そのスパイクの熱収縮抵抗と熱抵抗は連続しており、また、それによって蓄積的であり、このことは、その装置の性能を改善する。

エーロゲル（aerogel）は、極端に多孔質（ポーラス）な材料である（８４％から９９．５％の多孔率）。それらはゾルゲル法を用いて作られる。さらに、エーロゲルを用意することは、ゲルを得ることを必要とする。このゲルは、水中でシリコン粒子の懸濁液を含むゾルを単に不安定化することよって得られる。その粒子の凝集は、ゲルの形成をもたらす。そのラジカルの重縮合を引き起こすために、アルコール中の溶剤中で有機シリケートを加水分解することができる。一定の化学条件下（アルカリのｐＨ）で、これは、前述の場合と同様の方法で集合する粒子を形成する。中性または酸性溶液中で、重縮合は、ポリマーの形成をもたらし、ゲル（化）を生じさせる。

エーロゲルとして言及されたその固体の多孔質材料は、そのゲルを乾燥することによって得られる。空気中での乾燥は、高密度化を引き起こし、また、しばしば、気相液相分離表面がその構造物まで成長し、キャピラリーフォースが格子を分裂させる固体の主鎖の分裂を引き起こす。エーロゲルを得るために、その溶剤は臨界点を超える温度と圧力条件にされる。それから、その溶剤は、その固体部分を損傷することなく取り除かれる。得られる巨視的な密度は、その溶剤の初期の有機シリケート濃度に依存する。それは非常に低く、４ｋｇ／ｍ^３の濃度を有するエーロゲルが得られる。その放射膜とその支持部材／フレームまたは読取回路との間の電気的な接続を確保するために、導電性を有するエーロゲルを用いることも可能である。炭素質のエーロゲルや有機エーロゲルは、この点で完全に相応しい電気抵抗を有する。

図９に示される図は、エーロゲル材料からなるスパイクを用いるという意味で、図８に示されるものと同一である。しかしながら、そのスパイクとフレームまたはスパイクと基板または読取回路との間の表面の収縮領域を示すようにされている。

最後に、図１０は、その熱流束線がナノチューブやナノワイヤを用いて収縮される原理を示す。この図において、そのスパイクは、カーボンナノチューブまたはナノワイヤとして形成される。

カーボンナノチューブは触媒的に成長され、すなわち、触媒クラスターの形成を要求する。成長は、読取回路に適合する温度においてプラズマ促進化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）装置で得られる。アセチレンとアンモニアの気流は、その成長チャンバー内に導入され、熱分解を介して、そのナノチューブの壁の形成を可能にする。そのアンモニアは、そのチューブの頂上に形成された黒鉛炭素をエッチングすることを可能にする。カーボン粒子を生成するその機能にもかかわらず、そのプラズマは、印加された電圧のためにナノチューブを垂直に配向する。その触媒脚柱の大きさは、ナノチューブの直径を決定する。

以下の利点が、本願発明から明らかである。従来技術による一般的な支柱を用いることは、最小の断面（部分）または１μｍの直径をもたらす。対照的に、本発明のフレームワークで得られたそのスパイクは、１００Åのオーダーの直径を有し、ナノチューブにおいては１０Åのオーダーの直径を有する。得られたこの事実は、その収縮抵抗が前記収縮領域の直径と反比例していることと、通常の支柱と比較されたナノチューブにおいて、１００あるいは１０００倍の増加があることを示しており、従って、これは熱抵抗と、それによって上方に浮かされて支持される膜の熱分離を大幅に改善する。結局、これは、そのような放射検出器を利用する検出装置の性能をかなり改善する。知られた様式において、これらの放射検出器は、直線状あるいはアレイ状に設計される。

従来技術による放射検出器の全体概略図である。 従来技術による放射検出器の平面図である。 本発明の第１実施例を示す概略図である。 本発明の第１実施例を示す概略図である。 本発明の第２実施例を示す概略図である。 本発明の第２実施例を示す概略図である。 本発明に従う放射膜の細部の概略断面図である。 本発明に従う他の膜の図である。 本発明に従う他の膜の図である。 本発明に従う他の膜の図である。 多孔質材料と平滑材料の間の接触を示すための図である。

符号の説明

１ 基板
２ 活性部
３ 支柱（支持領域）
６ 感応領域
１１ 電極

Claims (10)

1. 放射検出器であって、
   入射電磁放射を熱量に変換する吸収部と、
   温度の変化によって周知の様式で抵抗率が変化する放射材料からなる感応領域（６）と、少なくともそれらの表面領域の一部を覆う前記放射材料（６）に接触している電極（１１）とからなる活性部（２）と、
   前記検出器に接続された読取回路を収容する基板（１）の上方に浮かされて支持される前記活性部を支持するとともに、前記読取回路と前記活性部の間の伝導を確保する支持領域または支柱（３）と、を備えた放射検出器において、
   前記支持領域または支柱（３）は不均一な断面領域を有し、
   該不均一な断面領域は、前記支持領域または支柱（３）と前記基板との接点と、前記支持領域または支柱（３）が前記活性部と連結される領域との間、あるいは、前記支持領域または支柱（３）が不均一性を有する部材（９）と接続される領域との間にあることを特徴とする放射検出器。
2. 前記不均一な断面を有する領域は、前記活性部（２）と前記基板（１）との間で熱流束の収縮を起こす領域を形成するために適したスパイクまたはチョーク（７，８）形状であることを特徴とする請求項１に記載の放射検出器。
3. 前記スパイクまたはチョークは、前記活性部の材料と同じ材料からなることを特徴とする請求項２に記載の放射検出器。
4. 前記スパイクまたはチョークは、前記活性部の材料と異なる少なくとも１つの材料からなることを特徴とする請求項２に記載の放射検出器。
5. 不均一性を有し、浮かせて支持された前記活性部の連結部材（９）は、ＳｉＯ、ＳｉＮ、ＴｉＮまたは浮かせて支持された前記活性部を構成する材料からなる群から選択される少なくとも１つの材料であることを特徴とする請求項２から４の何れか一項に記載の放射検出器。
6. 不均一な断面を有する前記領域は、前記活性部（２）と前記基板（１）との間で熱流束の収縮を起こす領域を形成するために適した多孔質材料からなることを特徴とする請求項１に記載の放射検出器。
7. 前記多孔質材料は、エーロゲルからなることを特徴とする請求項６に記載の放射検出器。
8. 前記多孔質材料は、シリカからなることを特徴とする請求項６に記載の放射検出器。
9. 請求項１から８の何れか一項に記載の複数の放射検出器を含むことを特徴とする赤外線検出装置。
10. 前記放射検出器が、直線状またはアレイ状に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の赤外線検出装置。

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