红外线传感器和热检测元件制造技术

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
红外线传感器和热检测元件
本专利技术涉及红外线传感器和热检测元件。
技术介绍
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I)。 专利文献 专利文献1:日本特开平9-257565号公报
技术实现思路
然而，使用专利文献I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。 本专利技术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。 解决上述课题的本专利技术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I电极、第2电极以及设置于上述第I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2.4X 10_6Acm_2?1.1 X 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，本专利技术的其它方式涉及一种热检测元件，其特征在于，是具备第I电极、第2电极以及设置于上述第I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。 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。 【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(Arrhenius plot)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，对本专利技术的实施方式进行详细说明。所述实施方式表示本专利技术的一个方式，并不限定本专利技术，可以在本专利技术的范围内任意变更。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)是表示本专利技术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I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I电极6、第2电极7以及设置在第I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I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、一输入端子9b以及输出端子9c。+输入端子9a与接地10连接，一输入端子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的一输入端子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I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的一输入端子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I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、T1、Cr、Al、Au、Cu等。这样的第I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专利技术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。在本专利技术的实施方式中，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?丐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，能够提本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
2013.03.25 JP 2013-0622661.一种红外线传感器，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I电极、第2电极以及设置于所述第I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...

【专利技术属性】
技术研发人员：米村贵幸，野田贵史，土屋泰，滨田泰彰，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP