阻抗匹配涂层用于吸收器应用,将中远红外(IR)辐射与悬浮在超薄介质膜上的超灵敏测热仪耦合。为了提供足够的响应性,测热仪必须具有低的热容。此外,为了获得最佳的信噪比,需要对入射辐射进行光谱滤波。

传统的吸收涂层方法容易老化,影响了仪器的瞬态光学效率。此外,传统的吸收涂层具有较高的热容,影响了低本底低温探测器的性能。传统的吸收涂层在短波极限下也是反应性的,这相应地降低了它们的耦合效率。此外,某些薄膜吸收膜具有极高的内应力,会导致介质膜破裂或弯曲。

由美国宇航局戈达德太空飞行中心开发的氮化铌钛薄膜涂层可以将光与悬浮在超薄介质膜上的测热探测器进行光学耦合。该涂层还可以滤除低频光谱成分,这些成分会增加探测器的光子限制噪声。

采用特殊的反应溅射共沉积工艺在介质基底上制备NbTiN薄膜涂层。使用了两个不同的溅射源,其中一个源包含铌溅射靶,另一个源包含钛溅射靶。铌和钛沉积在富氮环境中。

NbTiN涂层可以通过沉积在超薄硅膜的一侧来使用,并且对特定的应用有明确的光学阻抗要求——NbTiN涂层也可以沉积在非硅膜上。NbTiN涂层具有较低的内应力,使其与超薄介质膜上的集成具有机械兼容性。该涂层具有高光效率吸收所需的光阻抗。此外,该涂层具有非常低的超导过渡温度,这使得它能够过滤掉特定频率的辐射。

NbTiN涂层在超灵敏低温测热探测器应用中特别有用,可以以可重复的方式制作,同时不会使探测器结构的制作过程复杂化。

美国国家航空航天局正在积极寻求许可,以便将这项技术商业化。请联系NASA的许可礼宾部此电子邮件地址正受到垃圾邮件程序的保护。您需要启用JavaScript才能查看它。或致电202-358-7432,开始许可讨论。按照这个链接在这里为更多的信息。


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本文首次发表于2021年2月号金宝搏官网杂志。

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