本文公开了一种红外检测元件和红外成像装置。该红外检测元件包括：基板，在基板上形成的支撑电绝缘层，在支撑电绝缘层上形成的第一电极，在第一电极上形成的热电层以及在热电层上形成的第二电极，其中，热电层具有1×102μm2至1×104μm2的光接收面积，具有0.8μm至10μm的厚度，并且其中包含表示为Pb(ZrxTi1-x)O3的化合物作为主要成分，其中，0.57＜x＜0.93。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及其中通过红外线照射改变本身极化以生成表面电荷的热电型红外检测元件以及使用该元件的红外成像装置。
技术介绍
用于检测红外线的传感器根据操作原理粗略地分为两类传感器，称为量子型红外检测元件和热型红外检测元件。特别地，其中吸收入射红外线以改变光接收元件的温度从而检测红外线的热型红外检测元件，具有无需冷却的优势。为此，近年来，已经将热型红外检测元件用作红外成像装置(热摄影术)的成像器，或者用作装载于生态产品(eco product)等上的人体传感器。已知，热型红外检测元件(例如)可以分为如下三类红外检测元件。其中之一是热电堆型(thermopile type)红外检测元件，与其相连接的是用于引起赛贝克效应(Seebeck effect)的热电偶。其中的另一个是热敏型(bolometer type)红外检测元件，其利用由于温度升高而引起的电阻值上的变化。而且，还知道有热电型(pyroelectric type)红外检测元件，其由于热电元件本身极化的改变而生成表面电荷。在热电型红外检测元件中，为了提高红外线的灵敏度，已经进行了对热电材料的种类和组成进行设计从而提高作为由于温度变化而生成表面电荷的效率的热电系数的研究，以及有效地吸收入射红外线的研究。例如，在日本专利公开第2006-349601号中(下文中称为专利文献1)，将使用热电效应薄膜的红外检测部描述为以非接触方式测量温度的红外温度传感器。并且，提出了如下结构，其中用于遮挡红外线的构件被设置为面向红外检测部，并且在遮挡构件中设置了微小窗口，从而使得可以测量微小区域的温度。
技术实现思路
专利文献1中描述的红外温度传感器具有使用一个热电元件以精确地测量微小区域的温度的结构。另一方面，在设置了大量热电元件ζ从而通过使用红外线进行成像的情况下，当仅仅提高灵敏度时实际上产生了一个问题。例如，将热电元件作为一个像素来对待，像素区域是微型化的，因此以大约几百X大约几百的阵列来设置像素，从而可以通过利用红外线使用一万以上的像素进行成像。例如，期望将基于红外线检测的具有高分辨率的这种成像作为用于在上述人体感应器领域中执行更高功能分辨的技术。然而，由于微型化引起的问题，在当前环境下没有实现对红外成像装置(其中大量的检测元件均由以矩阵设置的热电元件组成)的大规模生产。也就是说，当将使用热电元件的红外检测元件微型化到一片在大约ΙΟΟμπι以下时，红外线的光接收面积变小。因此，输入到光接收区域的能量也减小，因此噪声对输出的影响变大。为了解决上述问题而做出本专利技术，因此期望提供一种热电型红外检测元件以及使用该元件的红外成像装置，该热电型红外检测元件中，即使在用作像素的红外检测元件的光接收面积减小时，也能减小噪声影响。为了实现上述期望，根据本专利技术的实施方式，提供了一种红外检测元件，包括基板，基板上形在的支撑电绝缘层，在支撑电绝缘层上形成的第一电极，在第一电极上形成的热电层以及在热电层上形成的第二电极，其中，热电层具有ι χ IO2 μ m2至1 X IO4 μ m2的光接收面积，具有0. 8 μ m至10 μ m的厚度，并且其中包含表示为1 (ZrxTi1^x) O3的化合物作为主要成分，其中，0. 57 < χ < 0. 93。根据本专利技术的另一实施方式，提供了一种红外成像装置，包括多个热电型红外检测元件；聚光部，被构造为将红外线会聚到多个热电型红外检测元件；电荷控制部，被构造为控制通过红外线的照射在多个热电型红外检测元件中获得的电荷的输出；以及信号处理电路，用于将来自多个热电型红外检测元件的输出转换成信号，从而获得红外图像，多个热电型红外检测元件中的每一个都包括基板，在基板上形成的支撑电绝缘层，在支撑电绝缘层上形成的第一电极，在第一电极上形成的热电层以及在热电层上形成的第二电极，其中， 热电层具有IX IO2 μ m2至IX IO4 μ m2的光接收面积，具有0.8μπι至ΙΟμπι的厚度，并且其中包含表示为PMZrxTi1JO3的化合物作为主要成分，其中，0. 57 < χ < 0. 93。本申请的专利技术人发现，当热电型红外检测元件特别地以将其光接收面积设定在 1父10、1112至1\10、1112的范围内，并且其厚度设定在0.8口111至1(^111的范围内的方式被微型化时，由于其材料的压电特性引起的输出对噪声有影响。总而言之，当缩小光接收区域以使像素微型化时，相对于基于红外线的视频信号输出，由压电特性引起的输出引起了较大的噪声。原因是因为当像素被微型化，即，红外检测元件的光接收区域缩小时，红外检测元件本身的硬度减小。总而言之，当红外检测元件的硬度减小时，由外部应力引起的应变、振动、或温度变化容易产生由压电特性引起的输出(压电输出)。当就热电特性获得的输出而言来看时， 压电输出全是噪声，因此成为热电型红外检测元件的微型化及红外成像装置的多像素化的严重问题。另外，为了提高热电型红外检测元件的灵敏度，减小介电常数以及提高热电性能同样是有效的。为此，本专利技术的实施方式在提高热电特性的同时抑制了介电常数并提高了热电效率，并就可以执行多像素化的微型热电型红外检测元件中的热电层的材料而言，指定用于抑制压电特性的组分比。因此，可以通过使用热电型红外检测元件而用多个像素和高分辨率捕获红外图像。如上文中阐述的，根据本专利技术实施方式，即使当通过减小红外检测元件的光接收面积来缩小像素尺寸时，也能确保热电效率。并且，通过减小引起噪声的压电效率获得了基于S/N比的满意的灵敏度。因此，可以以高分辨率和满意的灵敏度捕获红外图像。附图说明图1是根据本专利技术第一实施方式的红外检测元件的截面图；图2是表示热电系数、相对介电常数以及压电特性相对于H3(ZrxTih)O3W组成的关系的图表；图3是使用根据本专利技术第一实施方式的红外检测元件的红外成像装置的主要部分的俯视图；图4是图3中所示的红外成像装置中使用的红外检测元件的实例的截面图5是根据本专利技术第一实施方式的第一变形例的红外检测元件的截面图；图6是根据本专利技术第一实施方式的第二变形例的红外检测元件的透视图；图7A至图7F是分别示出了图6中所示的红外检测元件的制造方法的实例中的制造过程的截面图；图8是使用图6中所示的红外检测元件的红外成像装置的透视图；图9是图6中所示的红外检测元件的实例的截面图；图10是根据本专利技术第一实施方式的第三变形例的红外检测元件的截面图；图11是根据本专利技术第一实施方式的第四变形例的红外检测元件的截面图；图12是根据本专利技术第二实施方式的红外成像装置的框图；图13是根据本专利技术第二实施方式的第一变形例的红外成像装置的框图；图14是表示温度和H3(Zra6Tia4)O3中的热电系数之间的关系的曲线图；以及图15A和图15B分别是示出本专利技术的实例中的输出波形的波形图和示出比较例中的输出波形的波形图。具体实施例方式在下文中，将参照附图详细描述根据本专利技术第一实施方式的红外检测元件以及根据本专利技术第二实施方式的红外成像装置。然而，本专利技术并不限于将在下面描述的第一和第二实施方式。例如，虽然通过举例说明红外成像装置(其中二维设置红外检测元件)来描述了本专利技术，但是本专利技术并不限于此。也就是说，本专利技术还包含红外检测元件是一维或三维层叠的情况本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种红外检测元件，包括：基板；支撑电绝缘层，形成在所述基板上；第一电极，形成在所述支撑电绝缘层上；热电层，形成在所述第一电极上；以及第二电极，形成在所述热电层上，其中，所述热电层具有１×１０２μｍ２至１×１０４μｍ２的光接收面积，具有０．８μｍ至１０μｍ的厚度，并且其中包含表示为Ｐｂ（ＺｒｘＴｉ１－ｘ）Ｏ３的化合物作为主要成分，其中，０．５７＜ｘ＜０．９３。
【技术特征摘要】
2010.04.28 JP 2010-1042891.一种红外检测元件，包括 基板；支撑电绝缘层，形成在所述基板上； 第一电极，形成在所述支撑电绝缘层上； 热电层，形成在所述第一电极上；以及第二电极，形成在所述热电层上，其中，所述热电层具有1 X IO2 μ m2至1 X IO4 μ m2的光接收面积，具有0. 8 μ m至10 μ m的厚度，并且其中包含表示为1 (ZrxTi1JO3的化合物作为主要成分，其中，0. 57 < χ < 0. 93。2.根据权利要求1所述的红外检测元件，其中，导热率低于所述第一电极的材料的导热率的中间层设置在所述支撑电绝缘层和所述第一电极之间。3.根据权利要求2所述的红外检测元件，其中，所述中间层由通过利用化学气相沉积方法或溅射方法形成的MgO制成。4.根据权利要求2或3所述的红外检测元件，其中，所述中间层的厚度大于所述第一电极的厚度。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的红外检测元件，其中，将所述支撑电绝缘层设置为对多个红外检测元件是共用的。6.根据权利要求1至5中任意一项所述的红外检测元件，其中，空间部形成在所述支撑电绝缘层的一部分中。7.根据权利要求6所述的红外检测元件，其中，所述空间部形成在所述热电层的中央部的正下方。8.根据权利要求1至7中任意一项所述的红外检测元件，其中，所述第一电极至少包括 Pt层。9.根据权利要求8所述的红外检测元件，其中，所述第一电极由用Ti或TiO2制成的基...
【专利技术属性】
技术研发人员：椛泽秀年，若林稔，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP
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