一种红外光源器件、红外光源阵列及其制作方法与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种红外光源器件、红外光源阵列及其制作方法。

背景技术：

1、由于红外光良好的夜视性、独特的云雾穿透能力、抗干扰特性强、空间分辨率和灵敏度高、隐蔽性好等优点，使得红外光源在气体和环境检测、光电特征标识、工业生产安全、信息通讯及细胞培养等领域中得到广泛的应用。

2、现阶段，往往采用桥式的微型mems红外光源，即以绝缘体上硅晶片作为基底材料，利用mems技术在硅晶片上控制生长微米量级的掺杂多晶硅发光薄膜，作为红外辐射层，在外部驱动电压作用下，产生电热效应，使多晶硅辐射层温度升高，产生焦耳热而辐射出红外光，向周围环境散热获得调制的脉冲辐射信号。然而，这种桥式的微型mems红外光源在工作过程中热能流失严重，电光转化效率低，驱动响应时间长。此外，在工艺过程中还会因热应力引起辐射层薄膜的破裂、边缘卷曲或塌陷等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种红外光源器件、红外光源阵列及其制作方法，以减少红外光源器件的热能流失，提高电光转化效率，缩短驱动响应时间，并提高结构的稳定性。

2、第一方面，本发明提供一种红外光源器件，包括：

3、衬底；

4、形成在所述衬底上的热阻挡层；

5、以及形成在所述热阻挡层背离所述衬底的表面的发光层。

6、与现有技术相比，本发明提供的红外光源器件中，衬底上形成有热阻挡层，热阻挡层背离衬底的表面形成有发光层。在外部驱动电压的作用下，该红外光源器件发生焦耳效应，从而提高发光层的温度，使其内部的电子发生能级跃迁，并释放出能量，从而向外辐射出红外光。在此过程中，由于发光层对温度的变化较为敏感，形成在衬底上的热阻挡层能够降低发光层与衬底之间的热传导，减少热损失，提高能量利用率，使发光层将其产生的热辐射最大限度的传导至外界，有利于提高红外光源器件的辐射强度和电光转化效率，降低红外光源器件的功耗，缩短驱动响应时间。

7、另外，与桥式的微型mems红外光源相比，本申请提供的红外光源器件采用标准半导体工艺，依靠热阻挡层的薄膜代替现有空腔结构对发光层起到支撑作用，不存在断裂风险，使其结构更加稳定，层与层之间的受力更加均匀，在制作过程中不会出现薄膜塌陷、断裂的问题，从而能够降低制作成本，并提高红外光源器件的稳定性。

8、第二方面，本发明提供了一种红外光源阵列，包括：

9、衬底；

10、形成在所述衬底上的热阻挡层；

11、形成在所述热阻挡层背离所述衬底的表面的阵列化发光层，所述阵列化发光层包括多个发光节点，所述衬底、所述热阻挡层与每个所述发光节点构成上述的红外光源器件；所述红外光源阵列还包括形成在所述热阻挡层背离所述衬底的表面的多个行电极和多个列电极，每个所述行电极与所述阵列化发光层包括的对应行发光层连接，每个所述列电极与所述阵列化发光层包括的对应列发光层连接。

12、第三方面，本发明提供了一种红外光源阵列的制作方法，包括：

13、提供一衬底；

14、在所述衬底上形成热阻挡层；

15、在所述热阻挡层背离所述衬底的表面形成阵列化发光层和以及多个金属电极，所述多个金属电极包括多个行电极和多个列电极，每个所述行电极与所述阵列化发光层包括的对应行发光层连接，每个所述列电极与所述阵列化发光层包括的对应列发光层连接，所述行发光层包括行碳纳米管或行碳纳米线，所述列发光层包括列碳纳米管或列碳纳米线。

16、与现有技术相比，本发明提供的红外光源阵列及其制作方法的有益效果与第一方面提供的红外光源器件的有益效果相同，在此不做赘述。

技术特征：

1.一种红外光源器件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的红外光源器件，其特征在于，所述热阻挡层具有空气孔道，所述热阻挡层的孔隙率为80%～98%。

3.根据权利要求1所述的红外光源器件，其特征在于，所述热阻挡层的密度为0.1g/cm3~0.5g/cm3。

4.根据权利要求1所述的红外光源器件，其特征在于，所述热阻挡层为气凝胶阻挡层，所述热阻挡层的热导率小于等于0.018w/(m·k)；所述热阻挡层的材料包括碳气凝胶和二氧化硅气凝胶中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的红外光源器件，其特征在于，所述红外光源器件还包括形成在所述热阻挡层背离所述衬底的表面的金属电极，所述金属电极与所述碳纳米线或碳纳米管接触。

6.一种红外光源阵列，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的红外光源阵列，其特征在于，所述行发光层的密度大于等于10根/平方微米，所述列发光层的密度大于等于10根/平方微米。

8.一种权利要求6或7所述的红外光源阵列的制作方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开一种红外光源器件、红外光源阵列及其制作方法，涉及半导体技术领域，以解决红外光源器件的热能流失，电光转化效率低，驱动响应时间长，结构的稳定性低的问题。该红外光源器件包括衬底；形成在衬底上的热阻挡层；以及形成在热阻挡层背离衬底的表面的发光层。本发明提供的红外光源器件、红外光源阵列及其制作方法用于气体和环境检测、光电特征标识、工业生产安全、信息通讯及细胞培养。

技术研发人员：王子栋,孔庆凯,王清坤,辛宏伟
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>北京中科海芯科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31