Hoogpresterende Niobium-Titanium-Nitride dunne-filmcoating voor infrarooddetector-absorbers

Impedantie-gepaste coatings worden voor absorber-toepassingen gebruikt om midden- tot ver-infrarood (IR) straling te koppelen aan een ultrasensitieve bolometrische detector opgeslagen op een ultradunne dielectrische membraan. Om adequate responsiviteit te bieden, moet de bolometrische detector een lage warmtecapaciteit hebben. Verder, om een optimale signaal-ruis-verhouding te bereiken, is spectrale filtering van de invalstraling wenselijk.

Conventionele benaderingen voor absorber-coatings zijn vatbaar voor veroudering, wat de transiënte optische efficiëntie van het instrument belemmert. Daarnaast hebben conventionele absorber-coatings een hoge warmtecapaciteit die de prestaties van lage-achtergrond cryogenische detectors beïnvloedt. Conventionele absorber-coatings zijn ook reactief in de korte golflengtegrens, wat hun koppelings-efficiëntie vermindert. Bovendien hebben sommige dunne-film absorber-coatings extreme intrinsieke spanning, wat kan veroorzaken dat de dielectrische membranen breken of buigen.

Niobium-Titanium-Nitride (NbTiN) Dunne-filmcoating, ontwikkeld bij NASA Goddard Space Flight Center, kan optisch licht koppelen aan een bolometrische detector die opgeslagen is op een ultradunne dielectrische membraan. De coating kan ook laagfrequente spectrale componenten filteren die de foton-beperkte ruis van de detector zouden verhogen.

NbTiN dunne-filmcoatings worden gefabriceerd op dielectrische substraten met een gespecialiseerd reactief sputter co-depositiesproces. Twee verschillende sputterbronnen worden gebruikt waarin de ene een niobium-sputterdoel bevat en de andere een titanium-sputterdoel. Het niobium en titanium worden gedeponeerd in een stikstofrijke omgeving.

De NbTiN-coating kan gebruikt worden door het te depositeren op één kant van een ultradun siliciummembraan en een welgedefinieerde optische impedantievereiste te hebben voor een specifieke toepassing — NbTiN-coating kan ook op non-siliciummembranen gedeponeerd worden. De NbTiN-coating heeft lage intrinsieke spanning, wat het mechanisch compatibel maakt met integratie op ultradunne dielectrische membranen. De coating bezit de optische impedantie vereist voor hoge optische efficiëntie-absorptie. Verder heeft de coating een erg lage supergeleidende overgangstemperatuur, wat het in staat stelt om straling op bepaalde frequenties te filteren.

De NbTiN-coating is met name nuttig voor ultrasensitieve cryogenische bolometrische detector-toepassingen en kan op een reproduceerbare manier gefabriceerd worden zonder het fabricatieproces van detectorarchitecturen te compliceren.

NASA zoekt actief licentiaten om deze technologie te commercialiseren. Contacteer NASA's Licensing Concierge via dit e-mailadres (beschermd tegen spambots, JavaScript vereist) of bel 202-358-7432 om licentiegesprekken te starten. Volg deze link hier voor meer informatie.