Ungekühlte Mikrobolometer-Arrays mit einer Pixelgröße von 12 µm basierend auf einer neuartigen thermisch isolierenden Struktur

Abstract

Zusammenfassung In diesem Paper wird ein innovatives Konzept zur Herstellung von hochempfindlichen ungekühlten Mikrobolometern, zur Detektion von langwelliger Infrarotstrahlung (IR-Strahlung) in einem Wellenlängenbereich von 8 μm–14 μm, beschrieben. Der Ansatz basiert auf der Realisierung der thermischen Isolierung und gleichzeitiger elektrischer Kontaktierung der Mikrobolometer mit Hilfe von ausreichend langen und dünnbeschichteten Hohlröhrchen (hier als Nanotubes bezeichnet), welche mit Technologien und Prozessen aus der Mikrosystemtechnik hergestellt werden können. Somit wird der relative Flächenanteil des Absorbers bei einer gegebenen Pixelgröße maximiert, da laterale Stege, welche bislang Hauptbestandteil der thermischen Isolierung waren, komplett entfallen. Der resultierende thermische Leitwert kann über die einzelnen Schichtdicken, Grundradius und Länge der Nanotubes flexibel und unabhängig von der Pixelgröße eingestellt werden. Die gefertigten Nanotube-Mikrobolometer werden zunächst anhand von Teststrukturen im Hinblick auf die elektro-optischen und mechanischen Eigenschaften grundlegend charakterisiert. Der Fokus liegt in dieser Arbeit auf Pixelgrößen von 12 μm.