專利名稱：：一氧化鐵與尖晶石型氧化物的組合作為檢測紅外輻射用的敏感材料的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及基于一氧化鐵和尖晶石型氧化物的薄膜作為檢測紅外輻射用的敏感材料的用途。
背景技術(shù)：
：熱紅外檢測裝置，如輻射熱檢測器，能夠吸收入射的紅外輻射并將其轉(zhuǎn)化成熱。它們通常包含以電阻隨溫度而變的材料為基礎(chǔ)的敏感元件。該敏感元件的溫度變化造成所述敏感元件的電阻變化。這些裝置因此能夠采用本身已知的適宜電學(xué)組件將溫度變化轉(zhuǎn)化成電信號。對于紅外成像，目前尤其使用包含以像素矩陣陣列形式排列的多個微傳感器的微型輻射熱測量計作為紅外攝影機(jī)。各微傳感器吸收射向其的紅外輻射，且由此造成的在各微傳感器中以薄膜形式存在的敏感材料的溫度變化導(dǎo)致所述敏感材料的電阻變化。本身已知的測量系統(tǒng)評測電阻變化并將它們轉(zhuǎn)化成電信號?？梢允褂帽旧硪阎倪m當(dāng)?shù)某上裱b置將這些電信號轉(zhuǎn)化成圖像。使用基于"HgCdTe"或"YBaCuO"的敏感材料的具有良好靈敏度的其它紅外檢測和成像系統(tǒng)是已知的。但是，這些系統(tǒng)具有必須冷卻至液氮溫度的缺點。還存在"非冷卻型"輻射熱測量裝置，其運(yùn)行特別基于非晶硅或氧化釩V02或純尖晶石型氧化物的電性能的變化。但是，這些裝置不如冷卻的裝置敏感。也已經(jīng)推薦基于鈣鈦礦的材料。它們具有可能有利的靈敏度，但這被強(qiáng)的電子噪聲抵銷。在A.Doctor等人的文章"SputteredfilmsthermistorIR5detector",Proc.IEEEMohawkValleyDualUseTechnologyandAppliedConference,153-156，1993中也已經(jīng)描述了使用基于鎳、錳和鈷的尖晶石結(jié)構(gòu)氧化物制造輻射熱測量計。至于文獻(xiàn)PCT/FR2004/0506695，其描述了使用具有空位的(為非化學(xué)計量的)尖晶石鐵氧體材料作為對紅外輻射的檢測敏感的材料。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，一氧化鐵與尖晶石型氧化物的薄膜形式的組合也證實特別有效地作為輻射熱測量紅外檢測裝置，更特別由此發(fā)現(xiàn)得出本發(fā)明。因此，根據(jù)其一個方面，本發(fā)明涉及一氧化鐵和尖晶石鐵氧體的排除可能存在的摻雜劑，s其化J組:^合經(jīng)驗式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>其中-金屬或氧為離子形式；-Fe代表相同或不同的亞鐵和/或正鐵陽離子；-M代表亞鐵陽離子以外的金屬陽離子；-z代表亞鐵陽離子以外的金屬陽離子的數(shù)目；-x是嚴(yán)格小于l且嚴(yán)格大于0.75的數(shù)值。在本發(fā)明的含義內(nèi)，表述"嚴(yán)格大于"或"嚴(yán)格小于"不包括指定的極限值。根據(jù)一個實施方案，z的值可以使得0<z<1。根據(jù)第一變體，根據(jù)本發(fā)明的所述材料是單相，具有NaCl型結(jié)構(gòu)并符合結(jié)構(gòu)式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>其中-a(&"M^)代表"尖晶石聚集體"；且-Fex-z)-3a+eMxz—eOHa代表尖晶石聚集體分散在其中的NaCl型一氧化鐵基質(zhì)，其中-P代表"尖晶石聚集體"內(nèi)亞鐵陽離子以外的M陽離子的數(shù)目；-a代表"尖晶石聚集體"整體中所含的(&^M,o》化學(xué)式單元的數(shù)目；且一M、Fe和0如上定義。在本發(fā)明的含義內(nèi)，表述"單相材料"應(yīng)理解為是指X-射線或電子衍射圖僅表現(xiàn)出一個體系的線、點或環(huán)的材料，該體系可歸屬于具有NaCl型晶體學(xué)結(jié)構(gòu)的材料。根據(jù)第二變體，根據(jù)本發(fā)明的所述材料是兩相的，包含尖晶石型氧化物相和NaCl型一氧化鐵相，并且可以如下定義coFe3-yMy04+(l-co)(Fe!—VMV)s0(III)其中-(Fei—VMV)sO代表NaCl型一氧化鐵相；-Fe3—yMA代表尖晶石型氧化物相，其中-M、Fe和O如上定義；-v代表一氧化鐵相中存在的亞鐵離子以外的M陽離子的數(shù)目；-y代表尖晶石相中存在的亞鐵離子以外的M陽離子的數(shù)目；-s是嚴(yán)格小于1且嚴(yán)格大于0.75的數(shù)值；且-co是符合關(guān)系式0<co<l的數(shù)值。在本發(fā)明的含義內(nèi)，表述"兩相材料"應(yīng)理解為是指X-射線或電子衍射圖表現(xiàn)出兩個體系的線、點或環(huán)的材料，一個體系是尖晶石型材料特有的，另一個體系是NaCl型材料特有的。根據(jù)其另一方面，本發(fā)明還涉及用于檢測紅外輻射或用于紅外成像的輻射熱測量裝置，其包含至少一個帶有下述敏感元件的傳感器，該敏感元件具有根據(jù)本發(fā)明的薄膜形式的具有NaCl型結(jié)構(gòu)的單相材料或包含尖晶石型氧化物相和NaCl型氧化物相的兩相材料。根據(jù)其另一方面，本發(fā)明還涉及使用能吸收入射輻射、能將其轉(zhuǎn)化成熱和能將生成的一部分熱傳送給電阻率隨溫度變化的敏感元件的輻射熱測量裝置來檢測紅外輻射或產(chǎn)生紅外成像的方法，其中所述裝置如下定義。7發(fā)明描述首先，下文將重申，由于陽離子不足，一氧化鐵(或鐵的低價氧化物)大多數(shù)時候是非化學(xué)計量的，并被寫成Fe卜zO形式。Fe0中的氧的這些固溶體通常被稱作"方鐵礦"。Fe卜z0內(nèi)的靜電荷的平衡涉及通過氧化小比例亞鐵離子形成正鐵(Fe"離子。但是，亞鐵離子構(gòu)成大部分一氧化鐵陽離子。正纟失離子的形成是C.R.A.Catlow和B.E.F.Fender(J.Phys.C8，3267，(1975))以及F.Koch和J.B.Cohen(ActaCryst.,sectionB，25,275，(1969))中詳細(xì)描述的結(jié)構(gòu)缺陷的成因。這些缺陷往往聚集在一起并形成聚集體，這些聚集體在達(dá)到大尺寸和足夠的組織化程度時可能局部引起Fe^尖晶石型晶格的部分或完全構(gòu)成。因此可以用下列類型的化學(xué)式描述Fe卜力氧化物2十《<942_),(1-4a)(Fe2+O2-)即在不區(qū)分二價和三價陽離子時a(Fe304),(l—4cO(&0)上式中所示的項a(/^+F《"-)和《(Fe304)因此是指尖晶石型聚集體。至于上式的第二部分，它們代表理想化學(xué)計量的一氧化鐵。類似地，當(dāng)一氧化鐵被二價陽離子取代時，當(dāng)不區(qū)分二價和三價陽離子時，簡化的經(jīng)驗式(F^ZMZ)xO可擴(kuò)展為如下所示aOe4),Fe"卜:)—3a+e(II)意外地，本發(fā)明人因此觀察到，一氧化鐵和尖晶石鐵氧體的組合作為輻射熱測量的紅外檢測裝置用敏感材料的用途經(jīng)證實特別有利于獲得具有適中電阻率并且兼具對溫度非常敏感的微弱低序列噪聲的材料。這種類型的組合能夠以高信噪比進(jìn)行電測量，并且可充分利用其靈敏度檢測低強(qiáng)度紅外輻射，尤其是在8至12微米的波長段中。如上所述，兼有NaCl型一氧化鐵與尖晶石鐵氧體并且可以用經(jīng)驗式(I)表示的材料可以是單相或兩相的。8實際上，這種特性與NaCl型一氧化物相內(nèi)的尖晶石鐵氧體聚集體的尺寸和/或組織化程度直接相關(guān)。因此，當(dāng)尖晶石結(jié)構(gòu)在該材料內(nèi)僅以分散在NaCl—氧化物結(jié)構(gòu)中的聚集體或團(tuán)簇形式存在時，只有NaCl相經(jīng)證實能通過X-射線或電子衍射法表征。這種材料根據(jù)本發(fā)明被稱作NaCl型。另一方面，在尖晶石聚集體的一定尺寸和/或組織化程度以上(特別是如尖晶石相和NaCl相的納米級晶粒的組合所示)，這兩個相經(jīng)證實都能通過X-射線或電子衍射法表征。應(yīng)注意，在通式(III)所示的這種第二實施方案變體中，由于存在太高的尖晶石相，NaCl相可能難以表征，盡管其是存在的。但是，更特別被提出用于進(jìn)行這種相表征的穆斯堡爾鐠能在所述的這種情況下區(qū)分這兩個相。這種材料根據(jù)本發(fā)明被稱作NaCl和尖晶石鐵氧體型。此外，應(yīng)該指出，在式(I)中的"x"保持嚴(yán)格大于0.75的情況下，僅有尖晶石相的材料超出本發(fā)明的范圍。在具有NaCl型晶體學(xué)結(jié)構(gòu)并符合下列結(jié)構(gòu)式的單相材料的情況下aOepA^"),Fex(1—z)-3a+eMxz.e0Ha(II)z優(yōu)選滿足約定l-z>z，即z〈0.5，更優(yōu)選滿足約定l-z>2z，即z<0.33。仍在此情況下，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方案，x符合條件0，85<x<1，優(yōu)選0.85<x<0.95,更優(yōu)選0.85<x<0.90。在具有NaCl型一氧化鐵相和尖晶石型氧化物相并符合式(III)的兩相材料的情況下coFe3_yMy04+G-00)(Fe卜VMV)S0(III)v優(yōu)選滿足約定1-v>v,即v<0.5，更優(yōu)選1-v>2v，即v<0.33。仍在此情況下，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方案，重申s符合條件0.75<s<l。在上式中，F(xiàn)e代表所有鐵陽離子(亞鐵和正鐵陽離子)。9在該式中，M代表鐵以外的金屬或兩種或多種鐵以外的金屬的組合。換言之，在通式I中可以用序列MxU'2表示M，其中M、M'、M〃等代表鐵以外的金屬且下標(biāo)x。、x,和X2代表M、NT、M〃諸離子的數(shù)目。特別地，M可以是選自Cu、Li、Na的一價金屬陽離子或選自Co、Ni、Zn、Cu、V、Mg、Mn的二價金屬陽離子或選自具有適合于納入尖晶石型氧化物結(jié)構(gòu)或納入NaCl型一氧化鐵結(jié)構(gòu)中的離子半徑的稀土元素的金屬陽離子。根據(jù)本發(fā)明的所述材料當(dāng)然還可以含有除尖晶石型鐵氧體和NaCl型一氧化物外的鐵的氧化物和/或混合氧化物，只要它們的經(jīng)驗式仍符合經(jīng)驗式(I)。因此，該材料可以包含例如x或y型Fe203，該材料這時將為三相的。根據(jù)一個實施方案，本發(fā)明的材料也可以包含三氧化二鐵，特別是a-Fe203。類似地，在兩相材料的情況下，一氧化鐵或尖晶石相的組合物亦或一氧化物和尖晶石型氧化物相的組合物可以被摻雜劑改性，該摻雜劑不由式(I)至(III)表示并且不必是晶格的一部分。已經(jīng)描述了用于這類化合物的許多摻雜劑。摻雜劑的存在例如有助于調(diào)節(jié)結(jié)晶。通常，摻雜劑以氧化物形式存在，其重量比例不超過尖晶石型氧化物重量的1至2重量°/。摻雜劑例如是硅、磷、硼、堿土金屬(特別是Ca、Ba、Sr)、堿金屬(例如Na、K)、鎵、鍺、砷、銦、銻、鉍、鉛等。最后，根據(jù)本發(fā)明使用的材料可以是非晶或結(jié)晶的，它們特別優(yōu)選是由直徑5至50納米且優(yōu)選10至30納米的微晶構(gòu)成的薄膜形式?？梢栽谶m當(dāng)?shù)幕咨贤ㄟ^普通技術(shù)，特別是通過濺射，以靶開始獲得本發(fā)明的敏感材料薄膜，該靶是以常規(guī)方式通過燒結(jié)所選各種金屬的氧化物粉末的混合物來獲得，任選與摻雜劑一起(該摻雜劑可能是氧化物形式)。也可以通過用含氧的等離子體濺射金屬靶或氧化物-金屬陶瓷來獲得該膜。應(yīng)該指出，在通過從高溫(至少高于600°C)驟冷而得到的Fe!一z0粉末中，尖晶石型聚集體通常不穩(wěn)定。這是因為熱能在這種情況下足以破壞最大和最復(fù)雜的缺陷聚集體。相反，根據(jù)D.V.Dimitrov等人fPhys.Rev.B，Vol.59，No.22，14499-14504，(1999)),這不適用于在冷卻的基底上以致薄膜形式獲得的Fe卜z0氧化物。在這些薄膜中，缺陷有利地聚集以局部產(chǎn)生尖晶石晶格并且是分別在低溫(<200K)和高溫(>200K)下的亞鐵磁型和超順磁型行為的成因。該薄膜中的缺陷因此往往使其Fe卜z0性質(zhì)接近于尖晶石鐵氧體膜。此外已知的是，"塊體(bulk)，，狀態(tài)的Fei-Z0氧化物是電導(dǎo)率可達(dá)幾十西門子/厘米(S/cm)的半導(dǎo)體。鐵的混合價態(tài)是這些電性能的原因。由于整個薄膜的氧化態(tài)的提高，"尖晶石聚集體"的發(fā)展趨于產(chǎn)生包含NaC1型一氧化物和尖晶石型氧化物的兩相體系。這些兩相薄膜也可能表現(xiàn)出半導(dǎo)體性質(zhì)，特別是歸因于由所存在的兩種相中的電子跳躍引起的電子導(dǎo)電。至于能用于在適當(dāng)基底上獲得本發(fā)明敏感材料的薄膜的濺射技術(shù)，這是在含有惰性氣體(通常是保持在減壓下的氬氣)的腔室中將任何材料的薄膜沉積到基底上的方法。在電場影響下，氣體被離子化，形成發(fā)光等離子體，且入射離子撞擊在稱作"靶材料"或"靶"的材料(其被固定到被施以陰極電勢的電極)上，該撞擊通過機(jī)械作用造成從該材料表面逐出原子，所述原子將沉積在朝向該靶放置的基底上。一般而言，沉積物的組成接近靶材料的組成。交流電壓，特別是高頻交流電壓的使用具有多種優(yōu)點，尤其是絕緣材料的濺射和使用比直流電中更低的擊穿電壓的可能性。一種這樣的方法被稱作射頻濺射(或RF濺射)。通過在陰極(使用磁控管陰極)附近在電場上疊加磁場，可以使等離子體的電子軌跡復(fù)雜化并因此提高氣體的離子化，這特別能夠在ii一個相同的外加功率下獲得更高的沉積速率。無論該靶是由單一或混合的氧化物、純或合金化的金屬還是氧化物-金屬陶瓷構(gòu)成，沉積的薄膜的氧化態(tài)和因此所得氧化物的性質(zhì)取決于處理條件。受到靶的氧含量和/或受到向等離子體中添加氧的控制的氧分壓、腔室壓力、基底極化、磁控管使用、靶與基底的距離以及濺射功率是強(qiáng)烈影響氧化態(tài)和沉積薄膜的性質(zhì)的參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的所述材料可以有利地以厚度10至500納米，特別是50至150納米的非晶或多晶單相或兩相薄膜形式使用，由平均尺寸在大約5至50納米，特別是大約10至30納米之間不等的微晶構(gòu)成。這些尺寸特性確實能夠利用薄膜的小厚度使該敏感薄膜的熱慣性最小化，并利用微晶的小尺寸使輻射熱檢測過程中從一個像素到下一像素的電子噪聲的分散最小化。例如，在可以為0.1至2.5Pa的氬氣壓力下通過射頻濺射Fe304靶并且至被-10V的電壓負(fù)性極化的基底上來進(jìn)行沉積，由此可以獲得表現(xiàn)出剛剛指出的特征的一氧化鐵組合物。在沉積單一或混合氧化物的混合物的過程中(該沉積之后任選在氧化氣氛中熱處理)，該薄膜可以自發(fā)呈現(xiàn)NaCl的晶體結(jié)構(gòu)(如果其是單相)或呈現(xiàn)NaCl和尖晶石型晶體結(jié)構(gòu)(如果其是兩相)。根據(jù)本發(fā)明使用的相具有半導(dǎo)體性質(zhì)。具體而言，它們的電導(dǎo)率隨溫度而提高這些是據(jù)說具有負(fù)溫度系數(shù)的產(chǎn)品。這類產(chǎn)品通過根據(jù)下列公式計算的它們的活化能Ea來表征Ea*=kB，其中k代表玻耳茲曼常數(shù)且B，與曲線斜率對應(yīng)的能量常數(shù)，代表作為1/T的函數(shù)的logR,其中R是指電阻且T是指溫度。特別地，活化能Ea可以由分別在溫度Tl和T2下得出的兩個電阻測量值Rl和R2計算使用溫度系數(shù)OC表示用于輻射熱測量計的材料的靈敏度，該溫度系數(shù)a代表相對于溫度的電阻導(dǎo)數(shù)除以電阻aJ.丄.1。。=-dTRk.T2該系數(shù)a以。/fl.開爾文-1(%K—表示。目前公認(rèn)的是，借助金屬陽離子的混合價態(tài)發(fā)生過渡金屬氧化物中的電子導(dǎo)電。通過"跳躍"過渡機(jī)制發(fā)生導(dǎo)電。因此可以通過對氧化物施以氧化還原處理來改變不同價態(tài)下的陽離子對的數(shù)目，由此調(diào)節(jié)電阻率。在沉積單相或兩相薄膜后，可以有利地在氧化氣氛下進(jìn)行熱處理。沉積薄膜的小厚度以及微晶的小尺寸促進(jìn)在通常小于或等于30(TC的適中溫度下的氧化。這種氧化處理能夠提高(Fe-zMz)xO型氧化物中正鐵離子的比例(x增加)和降低該薄膜的電阻率。也可能提高電阻率隨溫度的變化，這代表輻射熱測量裝置用的活性材料所需的靈敏性或有助于釋放沉積后任選存在的機(jī)械應(yīng)力。但是，調(diào)節(jié)這種處理以避免一氧化物相的完全氧化并因此避免其完全轉(zhuǎn)化成尖晶石或剛玉型氧化物。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠通過簡單常規(guī)實驗確定氧化處理的條件，該氧化處理任選能夠針對給定的金屬組合物獲得產(chǎn)生系數(shù)a的最佳數(shù)值或在絕對值上高于預(yù)定閾值(例如>1%IT1)的a數(shù)值的氧化程度。以相同方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠用這些常規(guī)實驗來選擇能獲得合物。$<5','、，在研究階段，獲得本發(fā)明的敏感薄膜的方法因此包括沉積具有接近(Fe卜zM丄O的化學(xué)組成的薄膜并且如果必要，進(jìn)行任選能夠改進(jìn)a值的氧化處理以選擇oc的絕對值例如高于1%.K—i或高于另一所需值的組合物，同時保持低電阻率和低電子噪聲。通常將該薄膜沉積到能夠確保機(jī)械剛性、紅外輻射的吸收和敏感薄膜的電連接的一個或更多個薄膜上?？梢詫⑦@種薄膜或薄膜組合沉積到犧牲結(jié)構(gòu)上。13如上文所述，本發(fā)明的另一方面涉及用于檢測紅外輻射或用于紅外成像的輻射熱測量裝置，其包含至少一個帶有下述敏感元件的傳感器，該敏感元件具有薄膜形式的如上定義的材料。在本發(fā)明的輻射熱測量裝置的一個具體實施方案中，插入包含紅外透明的開孔區(qū)域的外殼中的傳感器包含能吸收紅外輻射和能將其轉(zhuǎn)化成熱的膜片，所迷膜片設(shè)置成能夠暴露在透過開孔區(qū)域的入射紅外輻射中并將由此生成的一部分熱傳送給所述敏感元件。在圖1中顯示了這種裝置的簡化視圖。其中所示的輻射熱測量裝置包含能夠吸收紅外輻射并且經(jīng)由錨定點11懸在載體13上方的薄膜片10。在膜片10上沉積敏感薄膜14。在紅外輻射影響下，該膜變熱并將其溫度傳給薄膜14。通過穿過錨定點11的通常為金屬性的薄膜(未顯示)提供敏感薄膜14與置于基底上的讀取元件(未顯示)之間的電互連。通過在支承基底與該膜片之間引入絕緣臂12以限制該膜片的熱損失，來顯著改進(jìn)熱檢測的靈敏度。使用連到適當(dāng)讀取電路的兩個電極記錄敏感薄膜的電阻率變化。所述電極可以是共面的或貼面的(夾層式)電極。在本發(fā)明的輻射熱測量裝置中，支承基底可以由集成到硅片中的電子電路構(gòu)成，該電路一方面包括刺激和讀取溫度變化的裝置，另一方面包括能將來自各種溫度計的信號串行化并將它們傳送給數(shù)目減少的輸出裝置以便被標(biāo)準(zhǔn)成像系統(tǒng)利用的多路復(fù)用器件。對于在其上沉積本發(fā)明材料薄膜的膜片，其可以例如由一個或多個介電層，特別是SiO或SiN介電層構(gòu)成。在單層的情況下，該層可以被具有強(qiáng)紅外輻射吸收的電極，特別是TiN電極部分覆蓋。在兩層的情況下，可以將電極貼附于外層表面或嵌在兩層之間。根據(jù)上述技術(shù)之一在該膜片上沉積本發(fā)明的材料薄膜。圖2顯示了用于將本發(fā)明的材料薄膜集成到共面電極檢測器中的兩個變體。在圖2A中，支承本發(fā)明的材料薄膜的結(jié)構(gòu)由包封金屬電極的兩個絕緣層構(gòu)成。沉積在金屬層上的絕緣層包含接觸開口以連接該鐵氧體敏感元件。在圖2B中，支承本發(fā)明的材料薄膜的結(jié)構(gòu)由直接與鐵氧體敏感元件接觸的單一絕緣層(金屬電極位于其上)構(gòu)成。在這種構(gòu)造中，可以有利地在該結(jié)構(gòu)的一面上沉積吸收紅外輻射的層。在這兩個實施方案變體中，對本發(fā)明的材料薄膜進(jìn)行蝕刻能夠清除絕緣臂區(qū)域和將檢測器彼此分離的區(qū)域中的材料。這兩個實施方案有利地產(chǎn)生在信噪比方面最優(yōu)化的器件。要理解的是，本發(fā)明的輻射熱測量裝置可以包含像素矩陣陣列形式的多個傳感器。這種傳感器陣列可以例如連接到CCD或CMOS矩陣上。使用適當(dāng)?shù)某上裣到y(tǒng)，本發(fā)明的裝置于是構(gòu)成紅外攝像機(jī)。本發(fā)明的輻射熱測量裝置也可以集成到被稱作單片結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)中，它們由已經(jīng)為硅開發(fā)的微電子工藝共同制造。因此，在環(huán)境溫度下運(yùn)行的單片式紅外成像器可以通過直接將敏感元件矩陣連接到CMOS或CCD型多路復(fù)用電路來制造。該支承基底可以由集成電子電路構(gòu)成，該電路一方面包括刺激和讀取裝置，另一方面包括能將來自各種檢測器的信號串行化并將它們傳送給數(shù)目減少的輸出裝置以便被標(biāo)準(zhǔn)成像系統(tǒng)利用的多路復(fù)用器件。在這樣的裝置中，以厚度例如5至100納米的薄膜形式制造絕緣載體。使用常用于這些材料的低溫沉積技術(shù)，例如濺射或等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積(PECVD)獲得這些絕緣元件(例如SiN、Si0、ZnS等)。通常通過等離子體增強(qiáng)的化學(xué)蝕刻法進(jìn)行這些材料的蝕刻。構(gòu)成電極的金屬材料(例如Ti、TiN、Pt等)優(yōu)選通過濺射沉積。通過化學(xué)或等離子體蝕刻法限定電極形狀。電極厚度為例如5納米至100納米。延伸到絕緣臂中的電極通過常規(guī)觸點制造法連接到讀取電路的輸入級并適應(yīng)微橋的結(jié)構(gòu)(類似于圖1中的錨定點11)。使用上述技術(shù)之一以本發(fā)明的薄膜形式沉積材料?？梢酝ㄟ^化學(xué)手段(HC1、H3P04)或通過特定等離子體蝕刻法或通過離子機(jī)械加工對其進(jìn)行蝕刻。本發(fā)明還涉及使用能吸收入射輻射、能將其轉(zhuǎn)化成熱并能將生成的一部分熱傳送給電阻率隨溫度而變的敏感元件的輻射熱測量裝置來檢測紅外輻射或產(chǎn)生紅外成像的方法，其中所述裝置如上定義。本發(fā)明的裝置可用于許多應(yīng)用領(lǐng)域，例如用于軍事領(lǐng)域(夜間掃描和觀測裝置)，工業(yè)領(lǐng)域(零件的檢查)、安全領(lǐng)域(火焰檢測、在充滿煙霧的房間中定位受難者、場地的夜間監(jiān)視、夜間輔助駕駛車輛)或醫(yī)療領(lǐng)域(血液循環(huán)的映像、乳房造影法等)。舉例列出下列實施例和附圖并且它們對本發(fā)明的范圍不是限制性的-圖1示意性顯示了本發(fā)明的輻射熱測量裝置的一個實施方案的簡化透視-圖2A和2B顯示了將本發(fā)明的材料薄膜集成到本發(fā)明的輻射熱測量裝置中的兩個變體，且-圖3示出根據(jù)實施例3的材料的電性能隨退火溫度的變化。實施例1基于本發(fā)明的單相材料的薄膜由包含48%(按質(zhì)量計)磁鐵礦、48%水和4%有機(jī)粘合劑(聚乙烯醇)的混合物制備磁鐵礦靶。然后研磨該混合物以獲得小于200微米的顆粒。接著，在IO厘米模具中使用液壓機(jī)在55噸下壓制該粉末。接著，將所得陶瓷脫出，然后通過在氬氣氛下在860X:燒結(jié)進(jìn)行致密化以避免形成a-Fe203氧化物。然后獲得致密化至65%的磁鐵礦的陶瓷靶。用以射頻模式運(yùn)行的SCM400型(AlcatelCIT)濺射裝置產(chǎn)生薄膜。在厚度1.2毫米的標(biāo)準(zhǔn)基底上沉積薄膜。沉積條件如下-氬等離子體；-腔室壓力0.5Pa;-革巴-基底3巨離80mm;-RF功率密度:0.75W/cm2;-偏壓(基底的負(fù)性極化)30W—用磁控管沉積；-沉積速率3.5nm/min。放射性晶體學(xué)分析表明，該薄膜由NaCl型一氧化鐵相構(gòu)成。原始沉積狀態(tài)下的薄膜的電性能如下實施例1厚度(納米)100電阻率(Ohm.cm)0.20a(%r)-1.43實施例2基于本發(fā)明的兩相材料的薄膜由在與實施例1相同的條件下制成的薄膜開始，通過在空氣中的合適熱處理，將一部分FeO氧化成Fe304。因此，F(xiàn)e"Fe'+對的比率提高且因此薄膜的電阻率降低。放射性晶體學(xué)分析表明，該薄膜由NaCl型一氧化鐵相和Fe304尖晶石相構(gòu)成。薄膜的電性能如下實施例2a實施例2b處理150。C200°C電阻率(Ohm,cm)0.130.06a(%K—1)-1.25-l.01實施例3基于本發(fā)明的兩相材料的薄膜用實施例1中所述的方法和使用相同的靶制備磁鐵礦Fe304和FeO的薄膜?；紫嗤?，但沉積條件不同，而是如下氬等離子體；腔室壓力0.5Pa;耙-基底距離80mm;RF功率密度0.75W/cm2;偏壓(基底的負(fù)性極化)10W;用磁控管沉積；沉積速率4.25nm/min;沉積厚度100nm。放射性晶體學(xué)分析表明，該薄膜由NaCl型一氧化鐵相和Fe^尖晶石型氧化物相構(gòu)成。通過在空氣中的熱處理(處理時間2小時)來調(diào)節(jié)電性能，該處理能夠?qū)aCl型一氧化鐵氧化成FeA尖晶石。結(jié)果顯示在圖3A中，并表明這樣的氧化處理能夠改進(jìn)靈敏度oc。實施例4基于本發(fā)明的單相材料的薄膜將所需量的氧化物(0.95摩爾Ni0，1.025摩爾Fe203)混合并細(xì)磨。將該粉末在700'C下熟料燒制。獲得燒結(jié)靶的方法類似于實施例1。燒結(jié)溫度為在空氣中1300'C。在厚度1.2毫米的玻璃基底上沉積薄膜。沉積條件如下氬等離子體；腔室壓力0.5Pa;乾一基底多巨離55mm;RF功率密度3W/cm2;偏壓(基底的負(fù)性極化)10W;無磁控管的沉積；沉積速率3.7nm/min;;冗積厚度100nm。放射性晶體學(xué)分析表明，這些薄膜由單一NaCl型相構(gòu)成。原始沉積狀態(tài)下的薄膜的電性能如下電阻率-3.30Ohm'cm;oc=-2,21%r〗實施例5基于本發(fā)明的單相材料的薄膜通過從在草酸銨中沉淀的鋅和鐵的硫酸鹽共沉淀草酸鹽，獲得鐵氧體粉末。然后將草酸鹽在空氣中在700。C下分解以獲得由ZnFe^和oc-Fe203構(gòu)成的混合物。獲得燒結(jié)靶的方法類似于實施例1。在氮?dú)庀略?90。C下進(jìn)行燒結(jié)。在厚度1.2毫米的玻璃基底上沉積薄膜。沉積條件如下氬等離子體；腔室壓力0.5Pa;乾一基底3巨離50mm;RF功率密度3W/cm2;偏壓(基底的負(fù)性極化)0W至IOW;無磁控管的沉積；沉積厚度100nm。放射性晶體學(xué)分析表明，這些薄膜由單一NaCl型相構(gòu)成。薄膜的電性能如下<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>權(quán)利要求1.一氧化鐵和尖晶石鐵氧體的至少一種組合作為紅外輻射的輻射熱檢測用的薄膜敏感材料的用途，排除可能存在的摻雜劑，其化學(xué)組成符合經(jīng)驗式(Fe1-zMz)xO(I)其中-金屬或氧為離子形式；-Fe代表相同或不同的亞鐵和/或正鐵陽離子；-M代表亞鐵陽離子以外的金屬陽離子；-z代表亞鐵陽離子以外的金屬陽離子的數(shù)目；-x是嚴(yán)格小于1且嚴(yán)格大于0.75的數(shù)值。2.如權(quán)利要求1所述的用途，其中所述材料是單相，具有NaCl型結(jié)構(gòu)且符合結(jié)構(gòu)式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中-.-a(^,^)代表"尖晶石聚集體，，；且-<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>代表尖晶石聚集體分散在其中的NaCl型一氧化鐵基質(zhì)，其中-P代表"尖晶石聚集體"內(nèi)亞鐵陽離子以外的M陽離子的數(shù)目，-OC代表"尖晶石聚集體"整體中所含的(FepM^J化學(xué)式單3--—元的數(shù)目；且-M、Fe和0如權(quán)利要求1中定義。3.如權(quán)利要求1和2任一項所述的用途，其中z滿足約定1-z〉z,更特別地，l-z>2z。4.如權(quán)利要求1、2或3任一項所述的用途，其中x滿足約定0.85《x<1，特別0.85<x<0.95，更特別0.85<x<0.90。5.如權(quán)利要求1所述的用途，其中所述材料是兩相的并且如下定義<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>(III)其中-(l-co)(Fei—vMv)sO代表NaCl型一氧化鐵相；-coFe3—yMyO,代表尖晶石型氧化物相，其中-v代表一氧化鐵相中存在的亞鐵離子以外的M陽離子的數(shù)目；-y代表尖晶石相中存在的亞鐵離子以外的M陽離子的數(shù)目；-s是嚴(yán)格小于1且嚴(yán)格大于0.75的數(shù)值；且-co是符合關(guān)系式0<co<l的數(shù)值；-M、Fe和O如;f又利要求1中定義。6.如權(quán)利要求5所述的用途，其中v滿足約定1-v>v，特別地1-v>2v。7.如前述權(quán)利要求任一項所述的用途，其中所述材料還包含三氧化二鐵，特別是(X-Fe203。8.如前迷權(quán)利要求任一項所述的用途，其中金屬陽離子M是一價的并選自Cu、Li、Na，或二價的并選自Co、Ni、Zn、Cu、V、Mg、Mn，或該金屬陽離子選自具有適合于納入尖晶石結(jié)構(gòu)或納入NaCl型一氧化鐵結(jié)構(gòu)中的離子半徑的稀土元素。9.用于檢測紅外輻射或用于紅外成像的輻射熱測量裝置，其包含至少一個帶有下述敏感元件的傳感器，該敏感元件具有如前述權(quán)利要求任一項所述的薄膜形式。10.如權(quán)利要求9所述的輻射熱測量裝置，其中所述薄膜具有10至500納米的厚度。11.如權(quán)利要求10所述的輻射熱測量裝置，其中插入包含紅外透明的開孔區(qū)域的外殼中的所述傳感器包含能吸收紅外輻射和能將其轉(zhuǎn)化成熱的膜片，所述膜片設(shè)置成能夠暴露在透過開孔區(qū)域的入射紅外輻射中，并將由此生成的一部分熱傳送給所述敏感元件。12.如權(quán)利要求9至11任一項所述的裝置，包含像素陣列形式的多個所述傳感器。13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中將所述陣列連接到CCD或CMOS矩陣。14.使用能吸收入射輻射、能將其轉(zhuǎn)化成熱和能將生成的一部分熱傳送給電阻率隨溫度而變的敏感元件的輻射熱測量裝置來檢測紅外輻射或產(chǎn)生紅外成像的方法，其中所述裝置如權(quán)利要求9至13任一項所定義。全文摘要本發(fā)明涉及具有尖晶石鐵氧體/一氧化鐵結(jié)構(gòu)的材料作為紅外輻射的輻射熱檢測用薄膜形式敏感材料的用途，排除可能存在的摻雜劑，所述結(jié)構(gòu)的化學(xué)組成具有經(jīng)驗式(I)(Fe_1-zM_z)_xO，其中x嚴(yán)格小于1且嚴(yán)格大于0.75。本發(fā)明還涉及用于紅外輻射檢測和紅外成像的輻射熱測量裝置，其包含至少一個帶有如上定義的薄膜形式敏感元件的傳感器。文檔編號G01J5/20GK101632006SQ200780046037公開日2010年1月20日申請日期2007年12月14日優(yōu)先權(quán)日2006年12月14日發(fā)明者A·阿諾德,B·莫弗內(nèi),C·博寧蓋,J-L·奧弗埃爾-布馮,L·普雷斯馬尼斯,P·塔亞德,W·拉博德申請人:原子能委員會;保爾·薩巴梯埃圖盧茲第三大學(xué);國家科研中心