CMOS compatible MEMS pyroelectric infrared detectors: from AlN to ScAlN

热电性 光电子学 材料科学 微电子机械系统 探测器 吸收(声学) CMOS芯片 红外线的 光学 物理 电介质 铁电性 复合材料
作者
Doris K. T. Ng,Chong Pei Ho,Tantan Zhang,Xu Liang,Li Yan Siow,Wing Wai Chung,Hong Cai,Lennon Y. T. Lee,Qingxin Zhang,Navab Singh
标识
DOI:10.1117/12.2582707
摘要

We present the optical and electrical properties of AlN-based and 12% doped ScAlN-based pyroelectric detectors fabricated on 8-inch wafers respectively. Both AlN and ScAlN materials are deposited at a temperature of ~200oC, making them potential candidates for CMOS compatible MEMS pyroelectric detectors. FTIR spectroscopy is used to measure the absorption of these pyroelectric detectors over the wavelength range of ~2–14 μm and the results show absorption improvement up to ~75% for ScAlN-based pyroelectric detectors compared to that of AlN-based pyroelectric detectors at the wavelength of 4.26 μm where CO2 gas absorption of IR radiation is anticipated. Higher output current (~3-fold increase) is also observed from ScAlN-based pyroelectric detectors. Other than pyroelectric coefficient that contributes to improved performance for ScAlN-based pyroelectric detectors, we believe that absorptivity of the device also plays a major role in the performance of pyroelectric IR detectors. The results obtained from the study of the electrical and optical properties of AlN-based and ScAlN-based CMOS compatible MEMS pyroelectric detectors will bring forth potential applications of these detectors onto multi-functional integrable and monolithic platforms.
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