Termo-mechanická analýza nechladeného La0.67Sr0.33MnO3 mikrobolometera pripraveného na kruhovej SOI membráne 

Predstavili sme návrh, technológiu ako aj meranie fyzikálnych parametrov anténovo viazaného mikrobolometra, ktorý môže byť použitý na širokopásmovú detekciu terahertzového elektromagnetického spektra. Tento mikrobolometer je tvorený aktívnou vrstvou La0.67Sr0.33MnO3 (v skratke LSMO) epitaxne rastenej na prispôsobovacej multivrstve z rozličných (vhodných) materiálov, ktorá zabezpečuje mriežkové prispôsobenie snímacej vrstvy LSMO s nosným hrubým kremíkom. Vďaka objemovému mikrotvarovaniu substrátov typu SOI (Silicon-On-Insulator) je finálna snímacia štruktúra integrovaná na tenkej zavesenej membráne, ktorá poskytuje slabé tepelné spojenie, čím sa zvyšuje tepelná odozva a tým aj citlivosť. Okrem toho pomáha potlačiť budenie povrchových rovinných módov, ktoré inak zhoršujú vyžarovací diagram antény a ovplyvňujú spektrálnu odozvu senzora. Činnosť senzora je demonštrovaná využitím molekulárneho lasera pri emisii 762 GHz (a tiež 1,4 THz). Parametre vyrobených mikrobolometrov sa zväčša analyzujú z hľadiska odozvy a časovej konštanty. Optimálna pracovná teplota detektorov je cca 65 °C.

Obrázok 1. Schématický náčrt anténou viazaného mikrobolometra, ktorý je tvorený bolometrickým diskom v strede tenkej leptanej membrány na podložke SOI. Disk je elektricky spojený k logaritmicko-periodickej anténe, aby vhodne konvertoval dopadajúce elektromagnetické žiarenie na Joulovo teplo. Teplota v bolometri je meraná elektricky cez odpor disku pomocou vyvedených kontaktov v rohoch čipu.

 

Obrázok 2. Reálny pohľad na pripravený bolometer umiestnený na pätici pri testoch.

 

Obrázok 3. Snímok 762-GHz laserového lúča v smeroch x-y cez efektívnu plochu antény; farebným kódom zobrazený normalizovaný signál magnitúdy zosilňovača typu lock-in.

 

Výstupy:

Lalinský, T., Dzuba, J., Vanko, G., Kutiš, V., Paulech, J., Gálik, G., Držík, M., Chromik, Š., and Lobotka, P.:Thermo-mechanical analysis of uncooled La0.67Sr0.33MnO3 microbolometer made on circular SOI membrane. Sensors Actuators A 265 (2017) 321–328.

Kutiš, V., Paulech, J., Gálik, G., Lalinský, T., Vanko, G., Hrabovský, J., Jakubec, J., : Thermal analysis of microbolometer In: Proc. 23th Inter. Conf. on Applied Phys. of Cond. Matter (APCOM 2017). Eds. J. Vajda and I. Jamnický. Bratislava: FEI STU 2017. ISBN 978-80-227-4699-1. P. 267-271.