Revêtement mince nitrure de niobium-titane haute performance pour absorbeurs de détecteurs infrarouges

Les revêtements à impédance adaptée sont utilisés pour les applications d'absorbeurs afin de coupler le rayonnement infrarouge moyen à lointain (IR) à un détecteur bolométrique ultrasensible suspendu sur une membrane diélectrique ultramince. Pour fournir une responsivité adéquate, le détecteur bolométrique doit avoir une faible capacité thermique. De plus, pour atteindre un rapport signal/bruit optimal, le filtrage spectral du rayonnement incident est souhaitable.

Les approches conventionnelles pour les revêtements d'absorbeurs sont sujettes au vieillissement, ce qui entrave l'efficacité optique transitoire de l'instrument. De plus, les revêtements d'absorbeurs conventionnels ont une capacité thermique élevée qui impacte la performance des détecteurs cryogéniques à faible bruit de fond. Les revêtements d'absorbeurs conventionnels sont également réactifs dans la limite des courtes longueurs d'onde, ce qui réduit correspondamment leur efficacité de couplage. En outre, certains revêtements minces d'absorbeurs ont une contrainte intrinsèque extrêmement élevée, ce qui peut provoquer la rupture ou la courbure des membranes diélectriques.

Le revêtement mince Niobium Titane Nitride (NbTiN), développé au Centre de Vol Spatial Goddard de la NASA, peut coupler optiquement la lumière à un détecteur bolométrique suspendu sur une membrane diélectrique ultra-mince. Le revêtement peut également filtrer les composants spectraux de basse fréquence qui augmenteraient le bruit limité par les photons du détecteur.

Les revêtements minces NbTiN sont fabriqués sur des substrats diélectriques en utilisant un processus spécialisé de co-dépôt par pulvérisation réactive. Deux sources de pulvérisation différentes sont utilisées, dont l'une contient une cible de pulvérisation de niobium et l'autre une cible de pulvérisation de titane. Le niobium et le titane sont déposés dans un environnement riche en azote.

Le revêtement NbTiN peut être utilisé en le déposant sur un côté d'une membrane de silicium ultra-mince et avoir une exigence d'impédance optique bien définie pour une application spécifique — le revêtement NbTiN peut également être déposé sur des membranes non-silicium. Le revêtement NbTiN a une faible contrainte intrinsèque, ce qui le rend mécaniquement compatible avec l'intégration sur des membranes diélectriques ultra-minces. Le revêtement possède l'impédance optique requise pour une absorption à haute efficacité optique. De plus, le revêtement a une température de transition supraconductrice très basse, ce qui lui permet de filtrer le rayonnement à certaines fréquences.

Le revêtement NbTiN est particulièrement utile pour les applications de détecteurs bolométriques cryogéniques ultrasensibles et peut être fabriqué de manière reproductible sans compliquer le processus de fabrication des architectures de détecteurs.

La NASA recherche activement des licenciés pour commercialiser cette technologie. Veuillez contacter le Concierge des Licences de la NASA à cet email protégé ou appelez au 202-358-7432 pour initier des discussions de licence. Suivez ce lien pour plus d'informations.