JP5846265B2 - 焦電型光検出器、焦電型光検出装置及び電子機器 - Google Patents
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Description
第1電極と第2電極との間に焦電体を含み、温度に基づいて分極量が変化するキャパシターと、
第1面と、前記第1面と対向する第2面とを含み、前記第1面が空洞部と面し、前記第2面に、前記キャパシターを搭載して支持する支持部材と、
前記支持部材を支持する固定部と、
を有し、
前記第2面上に配置される前記第1電極の熱コンダクタンスが、前記第2電極の熱コンダクタンスよりも小さいことを特徴とする。
図1に示すキャパシター構造(後述)を各セルがそれぞれ備えた複数セルの焦電型赤外線検出器(広義には焦電型光検出器)が直交二軸方向に配列された焦電型赤外線検出装置(広義には焦電型光検出装置)を、図2に示す。なお、1セル分のみの焦電型赤外線検出器にて焦電型赤外線検出装置が構成されても良い。図2において、基部(固定部ともいう)100から複数のポスト104が立設され、例えば2本のポスト104に支持された1セル分の焦電型赤外線検出器200が、直交二軸方向に配列されている。1セル分の焦電型赤外線検出器200が占める領域は、例えば30×30μmである。
図3は、図2に示す焦電型赤外線検出器200の断面図である。また、図4は、製造工程途中の焦電型赤外線検出器200の部分断面図である。図4では、図3の空洞部102が犠牲層150により埋め込まれている。この犠牲層150は、支持部材210及び焦電型赤外線検出素子220の形成工程前から形成工程後まで存在しており、焦電型赤外線検出素子220の形成工程後に等方性エッチングにより除去されるものである。
3.1.熱コンダクタンス
図1は、本実施形態のキャパシター230の構造をより詳細に説明するための概略断面図である。上述した通り、キャパシター230は、第1電極(下部電極)234と第2電極(上部電極)236との間に焦電体232を含む。このキャパシター230は、支持部材210が空洞部102と面する第1面(図1の下面)と対向する第2面(図1の上面)に搭載して支持される。そして、入射された赤外線の光量(温度)によって焦電体232の自発分極量が変化すること(焦電効果またはパイロ電子効果)を利用して赤外線を検出できる。本実施形態では、入射された赤外線が赤外線吸収体270にて吸収されて赤外線吸収体270が発熱し、赤外線吸収体270と焦電体232との間にある固体熱伝導路を介して、赤外線吸収体270の発熱が伝達される。
次に、図1に示す本実施形態のキャパシター230の構造について説明する。図1に示すキャパシター230は、焦電体232、第1電極234及び第2電極236の優先配向方位が、例えば(111)配向で揃えられている。(111)面方位に優先配向されることで、他の面方位に(111)配向の配向率が例えば90%以上に制御される。焦電係数を大きくするには(111)配向よりもむしろ(100)配向などが好ましいが、印加電界方向に対して分極を制御しやくするために(111)配向としている。ただし、優先配向方位はこれに限定されない。
G1=(G11×G12×G13)/(G11+G12+G13)…(1)
同様に、第2電極236のトータル熱コンダクタンスG2は、1/G2=(1/G21)+(1/G22)+(1/G23)で表わされるので、
G2=(G21×G22×G23)/(G21+G22+G23)…(2)
となる。
IrOx層234B,236B T12:T22=0.3:1
Pt層234C,236A T13:T23=3:1
このような膜厚関係とした理由は以下の通りである。まず、Ir層234A,236Cについて言えば、第1電極234中のIr層234Aは配向制御層として機能するから、配向性を有するには所定の膜厚が必要であるのに対して、第2電極236のIr層236Cの目的は低抵抗化にあり、薄くするほど低抵抗化を実現できる。
以上の通り、キャパシター230の第1,第2電極234,236の各々について、単層構造及び多層構造を説明したが、キャパシター230の機能を維持しながら、熱コンダクタンスの関係をG1<G2とする他の種々の組み合わせが考えられる。
図6に本実施形態の焦電型光検出器または焦電型光検出装置を含む電子機器の構成例を示す。この電子機器は、光学系400、センサーデバイス(焦電型光検出装置)410、画像処理部420、処理部430、記憶部440、操作部450、表示部460を含む。なお本実施形態の電子機器は図6の構成に限定されず、その構成要素の一部(例えば光学系、操作部、表示部等)を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
Claims (18)
- 第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置される焦電体と、を含むキャパシターと、
第1面と、前記第1面と対向する第2面と、を有し、前記第1面が空洞部と面し、前記第2面の側に、前記キャパシターが搭載される支持部材と、
前記支持部材を支持する固定部と、
を有し、
前記焦電体と前記支持部材との間に配置される前記第1電極は、還元ガスに対してバリア性を有する第1還元ガスバリア層を含み、
前記焦電体と接するように配置される前記第2電極は、前記焦電体と結晶配向が整合する配向整合層と、還元ガスに対してバリア性を有する第2還元ガスバリア層と、を含み、
前記第1還元ガスバリア層と前記第2還元ガスバリア層とは同一材料にて形成され、前記第1還元ガスバリア層は前記第2還元ガスバリア層よりも厚く、
前記第1電極の熱コンダクタンスが、前記第2電極の熱コンダクタンスよりも小さいことを特徴とする焦電型光検出器。 - 請求項1において、
前記第1電極は前記第2電極よりも厚いことを特徴とする焦電型光検出器。 - 請求項2において、
前記第1電極は、前記焦電体のシード層を含み、
前記シード層は前記配向整合層よりも厚いことを特徴とする焦電型光検出器。 - 請求項3において、
前記第1電極は、前記支持部材と前記シード層との間に、前記シード層が特定の結晶面に優先配向するように制御する配向制御層をさらに有することを特徴とする焦電型光検出器。 - 請求項4において、
前記第1還元ガスバリア層は、前記シード層と前記配向制御層との間に設けられることを特徴とする焦電型光検出器。 - 請求項5において、
前記第1電極は、前記配向制御層と前記支持部材との間に密着層をさらに有することを特徴とする焦電型光検出器。 - 請求項5または6において、
前記第2還元ガスバリア層は、前記配向整合層が前記焦電体と接する面とは逆の面に設けられることを特徴とする焦電型光検出器。 - 請求項7において、
前記第2電極は、前記第2還元ガスバリア層が前記配向整合層と接する面とは逆の面に低抵抗層をさらに有し、
前記配向整合層と前記低抵抗層とは同一材料にて形成され、前記配向整合層は前記低抵抗層よりも厚いことを特徴とする焦電型光検出器。 - 第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置される焦電体と、を含むキャパシターと、
第1面と、前記第1面と対向する第2面と、を有し、前記第1面が空洞部と面し、前記第2面の側に、前記キャパシターが搭載される支持部材と、
前記支持部材を支持する固定部と、
を有し、
前記焦電体と前記支持部材との間に配置される前記第1電極は、前記焦電体のシード層と、還元ガスに対してバリア性を有する第1還元ガスバリア層と、を含み、
前記焦電体と接するように配置される前記第2電極は、前記焦電体と結晶配向が整合する配向整合層と、還元ガスに対してバリア性を有する第2還元ガスバリア層と、を含み、
前記第1還元ガスバリア層と前記第2還元ガスバリア層とは同一材料にて形成され、前記第2還元ガスバリア層は前記第1還元ガスバリア層よりも厚く、
前記第1電極の膜厚T1は前記第2電極の膜厚T2よりも厚く、前記第1電極中の前記シード層の厚さをT13とし、前記第2電極中の前記配向整合層の厚さをT23としたとき、T13≧3×T23であり、
前記第1電極の熱コンダクタンスが、前記第2電極の熱コンダクタンスよりも小さいことを特徴とする焦電型光検出器。 - 請求項9において、
前記第1電極は、前記支持部材と前記シード層との間に、前記シード層が特定の結晶面に優先配向するように制御する配向制御層をさらに有することを特徴とする焦電型光検出器。 - 請求項10において、
前記第1還元ガスバリア層は、前記シード層と前記配向制御層との間に設けられることを特徴とする焦電型光検出器。 - 請求項11において、
前記第1電極は、前記配向制御層と前記支持部材との間に密着層をさらに有することを特徴とする焦電型光検出器。 - 請求項11または12において、
前記第2還元ガスバリア層は、前記配向整合層が前記焦電体と接する面とは逆の面に設けられることを特徴とする焦電型光検出器。 - 請求項13において、
前記第2電極は、前記第2還元ガスバリア層が前記配向整合層と接する面とは逆の面に低抵抗層をさらに有し、
前記配向整合層と前記低抵抗層とは同一材料にて形成され、前記配向整合層は前記低抵抗層よりも厚いことを特徴とする焦電型光検出器。 - 請求項1乃至14のいずれかにおいて、
前記第1電極、前記第2電極及び前記焦電体は、(111)面に優先配向されていることを特徴とする焦電型光検出器。 - 請求項1乃至15のいずれかにおいて、
前記キャパシターの前記第2電極側から入射される光入射経路にて前記キャパシターよりも上流側に配置され、光を吸収して得られた熱を前記キャパシターに伝達する光吸収部材がさらに設けられ、
前記第2電極は、前記光吸収部材を透過した光を前記光吸収部材に反射させることを特徴とする焦電型光検出器。 - 請求項1乃至16のいずれかに記載の焦電型光検出器を二次元配置したことを特徴とする焦電型光検出装置。
- 請求項1乃至16のいずれかに記載の焦電型光検出器を有することを特徴とする電子機器。
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