Brevet FR3128286A1 — publié le 20230421

DETECTEUR MICROBOLOMETRIQUE A REACTIVITE SPECTRALE AJUSTABLE La présente invention concerne un détecteur microbolométrique à réactivité spectrale ajustable, comprenant un élément réfléchissant (5) situé entre un corps de pixel suspendu (3) et une section de base (4), un bras bimétallique (6), dont une extrémité est reliée à une extrémité de l'élément réfléchissant (5) et l'autre extrémité est reliée à la section de base (4) par l’intermédiaire d’une connexion d'électrode, dont la température est augmentée par le passage d'un courant à travers celui-ci, et configuré pour changer la hauteur de l'élément réfléchissant (5) en se dilatant avec l'augmentation de température. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 3 DETECTEUR MICROBOLOMETRIQUE A REACTIVITE SPECTRALE AJUSTABLE La présente invention concerne un détecteur microbolométrique à réactivité spectrale ajustable. En particulier, la présente invention concerne un détecteur microbolométrique à réactivité spectrale ajustable à l'aide de bras bimétalliques et d’une couche métallique réfléchissante déplaçable, sans réduire la résistance mécanique du corps de pixel. Un microbolomètre est un type particulier de bolomètre utilisé comme détecteur dans un imageur thermique. Un rayonnement infrarouge dont les longueurs d'onde sont comprises entre 7,5 et 14 μm est absorbé par le matériau de détecteur et chauffé. Ainsi, cela change la résistance électrique. Ce changement de résistance est mesuré, et les signaux sont traités pour créer une image. Contrairement à d'autres types d'équipements de détection infrarouge, les microbolomètres ne nécessitent pas de refroidissement. Dans l'état de la technique, il est possible de détecter dans diverses bandes en produisant des structures de pixels microbolométriques ayant une réactivité spectrale différente. Des structures de détecteur de plus grande surface sont utilisées dans ce procédé car le premier de ces procédés nécessite la microfabrication de deux types différents de structures de pixels. Cela conduit à des conceptions complexes en électronique de circuit de lecture. Dans un autre procédé, la sélectivité spectrale peut être ajustée en utilisant des corps de pixel mobiles. Cependant, ce procédé peut créer des situations négatives en termes de résistance mécanique. Suite à une recherche effectuée dans l'état de la technique, le document numéroté US7262413B2 a été trouvé. La demande concerne un détecteur infrarouge bolométrique photoconducteur utilisant un matériau de détecteur dont la résistance change en raison d’une photo-excitation et d’une excitation thermique provenant d'un rayonnement entrant dans la plage infrarouge. Cependant, la demande ne mentionne pas de détecteur microbolométrique à réactivité spectrale ajustable à l'aide d’une couche métallique réfléchissante déplaçable. En conséquence, en raison des inconvénients susmentionnés et de l'insuffisance des solutions actuelles en la matière, il est nécessaire de procéder à un développement dans le domaine technique concerné. L'invention vise à résoudre les inconvénients susmentionnés en s'inspirant des conditions actuelles. L'invention vise à permettre de changer de manière contrôlée la distance entre le corps de pixel et la couche réfléchissante à l'aide de la couche métallique déplaçable. Ainsi, la valeur de réactivité sera ajustée au maximum. À cet effet, la présente invention concerne un détecteur microbolométrique à réactivité spectrale ajustable, comprenant : - un élément réfléchissant situé entre un corps de pixel suspendu et une section de base, - un bras bimétallique, dont une extrémité est reliée à une extrémité de l'élément réfléchissant et l'autre extrémité est reliée à la section de base par l’intermédiaire d’une connexion d'électrode, dont la température est augmentée par le passage d'un courant à travers celui-ci, et configuré pour changer la hauteur de l'élément réfléchissant en se dilatant avec l'augmentation de température. Avantageusement, le bras bimétallique contient des structures en métal/alliage métallique avec des coefficients de dilatation différents. Pour mieux illustrer l’objet de la présente invention, on va en décrire ci-après, à titre illustratif et non limitatif, des modes de réalisation préférés en référence aux dessins annexés. Sur ces dessins : est une vue de la structure de pixel microbolométrique dans l'état antérieur de la technique. est une vue de l'élément réfléchissant. est une vue de l'élément réfléchissant déplaçable du détecteur microbolométrique de l’invention. est une vue du bras bimétallique. est un graphique de la variation de réactivité spectrale en fonction de la distance entre le corps de pixel et le métal réfléchissant. Chiffres de référence Section d'absorption Matériau actif Corps de pixel Section de base Circuit de lecture Élément réfléchissant Bras bimétallique Connexion d'électrode Dans cette description détaillée, les modes de réalisation préférés de l'invention sont décrits uniquement pour clarifier le sujet de façon à ne pas créer d'effet limitatif. Les détecteurs microbolométriques sont des structures de détecteur thermiquement isolées par l’intermédiaire de bras de conduction à partir de la base. La montre la structure de base du pixel microbolométrique. Ainsi, la section de base 4 comprend le circuit de lecture (a) réalisé en silicium ; la partie supérieure comprend la section d'absorption 1, le matériau actif 2 et le corps de pixel 3, respectivement. Un rayonnement infrarouge arrivant sur le détecteur est absorbé par la structure de pixel microbolométrique et augmente la température du corps de pixel 3. Cette augmentation de température amène la structure de résistance définie en tant que matériau actif 2 à chauffer et change la valeur de résistance du matériau actif. Ce changement de résistance est converti en un signal électrique et détecté à l'aide du circuit de lecture (a), et une image infrarouge est obtenue. La réactivité spectrale des détecteurs microbolométriques est déterminée par la distance entre le corps de pixel suspendu 3 et l'élément métallique réfléchissant 5 fixé à la section de base 4. Cette distance est utilisée pour déterminer la région où la réactivité spectrale du détecteur sera maximale, de manière similaire au principe de fonctionnement des résonateurs de Fabry-Perot. Pour le cas où la longueur d'onde est de 10 µm, cette distance correspond à la distance de 2,5 µm selon la méthode λ/4. Cette distance peut être ajustée et la région où la réactivité spectrale sera maximale peut être changée à l'aide de la présente invention. La distance entre le corps de pixel 3 et la section de base 4 peut être changée de manière contrôlée au moyen de l'élément réfléchissant 5 dans la présente invention. Comme on peut le voir sur la , la hauteur de l'élément réfléchissant 5 peut être ajustée au moyen du bras bimétallique 6 relié à ses deux extrémités. Une extrémité du bras bimétallique 6 est reliée à une extrémité de l'élément réfléchissant 5 et l'autre extrémité est reliée à la section de base 4 par l’intermédiaire de la connexion d'électrode 7. Ainsi, la région où la valeur de réactivité sera maximale peut être ajustée en changeant la distance entre le corps de pixel 3 et l'élément réfléchissant 5 de manière contrôlée. Comme on peut le voir sur la , le bras bimétallique 6 est plié et l'élément réfléchissant 5 est rapproché du corps de pixel 3, amenant la structure de résonateur à se décaler vers des longueurs d'onde plus petites avec l'augmentation de température. Les résultats de simulation du changement de réactivité en fonction de la distance entre le corps de pixel 3 et l'élément réfléchissant 5 sont donnés en . Afin d'augmenter la température du bras bimétallique 6, on fait passer un courant à travers celui-ci. De la chaleur par effet Joule est créée sur la structure et, ainsi, la température du bras bimétallique 6 est augmentée de manière contrôlée avec le courant appliqué. L'élément réfléchissant 5 se déplace, à l'aide des structures en métal/alliage métallique avec des coefficients de dilatation différents dans le bras bimétallique 6, avec l'augmentation de température. Cela permet d’ajuster la réactivité spectrale en contrôlant la distance entre l'élément réfléchissant 5 et le corps de pixel 3 en fonction du courant appliqué. Détecteur microbolométrique à réactivité spectrale ajustable, caractérisé par le fait qu'il comprend : - un élément réfléchissant (5), situé entre un corps de pixel suspendu (3) et une section de base (4), - un bras bimétallique (6), dont une extrémité est reliée à une extrémité de l'élément réfléchissant (5) et dont l'autre extrémité est reliée à la section de base (4) par l’intermédiaire d’une connexion d'électrode (7), dont la température est augmentée par le passage d’un courant à travers celui-ci, et configuré pour changer la hauteur de l'élément réfléchissant (5) en se dilatant avec l'augmentation de température. Détecteur microbolométrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le bras bimétallique (6) contient des structures en métal/alliage métallique avec des coefficients de dilatation différents.