Detector de IR de lámina ferroeléctrica de (Pb,Ca)TiO3

Abstract

[ES] Se han obtenido depósitos multicapa de titanato de plomo modificado con calcio, (Pb0.76Ca0.24)TiO3, mediante un método de sol-gel, sobre substratos de Pt/MgO(100). El tratamiento térmico del substrato y la cristalización de las multicapas mediante tasas de calentamiento rápidas causan el desarrollo de una importante orientación preferente según el eje polar, <001> perpendicular al mismo, lo que supone una autopolarización muy rentable para su empleo en detectores piroeléctricos de radiación infrarroja. Mediante una configuración de electrodos discretos se fabrican minicondensadores de 7.10-3 cm2 de área con los que se caracteriza ópticamente el detector para condiciones estándar: cuerpo negro a 500 K, modulación mecánica de la radiación entre 1-20 Hz, una electrónica de acondicionamiento de la señal de respuesta y un amplificador sintonizado para medir la respuesta en voltaje. Se analiza el efecto de los tres factores que intervienen en la fabricación del detector: a) características del material piroeléctrico (figuras de mérito del material), b) ensamblado de las partes del detector (substrato, electrodos, conexiones, etc.) y c) diseño del circuito electrónico de medida (etapa de preamplificación, de filtrado y de amplificación), resaltando la necesidad del aislamiento térmico.

[EN] A sol-gel (Pb0.76Ca0.24)TiO3 solution was deposited onto Pt/MgO(100) substrates. Previous thermal treatment of the substrate and the high rate of crystallization heating promote an important preferred orientation along the polar axis, <001> and therefore selfpolarization , very convenient for the use of IR pyroelectric detectors. By depositing circular electrodes, 7.10-3 cm2 of area, an array of small capacitors are developed which are characterized as detectors in standard conditions: radiation from a black-body at 500 K, modulated between 1-20 Hz, a lock-in amplifier and an electronic circuit to sense and treat the electrical response. Three main factors affecting the detector performances are analyzed: a) Figures of merit of the pyroelectric material; b) assembly of the whole parts of detector (substrate, electrodes, leads, frame, etc) and c) electronic circuitry to sense and amplify signals. Thermal isolation is concluding as the most important fact to improve responsivity.