Revestimento de película fina de nitreto de titânio e nióbio

Revestimentos de impedância combinada são usados ​​para aplicações de absorção para acoplar radiação de infravermelho médio a distante (IR) a um detector bolométrico ultrassensível suspenso em uma membrana dielétrica ultrafina. Para fornecer responsividade adequada, o detector bolométrico deve ter uma baixa capacidade calorífica. Além disso, para obter uma relação sinal-ruído ideal, a filtragem espectral da radiação incidente é desejável.

As abordagens convencionais para revestimentos absorventes são suscetíveis ao envelhecimento, o que dificulta a eficiência óptica transitória do instrumento. Além disso, os revestimentos absorventes convencionais têm uma alta capacidade de calor que afeta o desempenho dos detectores criogênicos de baixo fundo. Revestimentos absorventes convencionais também são reativos no limite de comprimento de onda curto, o que reduz correspondentemente sua eficiência de acoplamento. Além disso, alguns revestimentos absorventes de filme fino têm estresse intrínseco extremamente alto, o que pode fazer com que as membranas dielétricas quebrem ou dobrem.

Niobium Titanium Nitrede (NbTiN) Thin Film Coating, desenvolvido no Goddard Space Flight Center da NASA, pode acoplar opticamente a luz a um detector bolométrico que é suspenso em uma membrana dielétrica ultrafina. O revestimento também pode filtrar componentes espectrais de baixa frequência que aumentariam o ruído limitado por fótons do detector.

Os revestimentos de filme fino de NbTiN são fabricados em substratos dielétricos usando um processo especializado de codeposição de sputtering reativo. Duas fontes diferentes de sputtering são usadas em que uma fonte contém um alvo de sputtering de nióbio e a outra contém um alvo de sputtering de titânio. O nióbio e o titânio são depositados em um ambiente rico em nitrogênio.

O revestimento NbTiN pode ser usado depositando-o em um lado de uma membrana de silício ultrafina e tem um requisito de impedância óptica bem definido para uma aplicação específica - o revestimento NbTiN também pode ser depositado em membranas sem silício. O revestimento NbTiN possui baixa tensão intrínseca, o que o torna mecanicamente compatível com a integração em membranas dielétricas ultrafinas. O revestimento possui a impedância óptica necessária para absorção de alta eficiência óptica. Além disso, o revestimento tem uma temperatura de transição supercondutora muito baixa, o que permite filtrar a radiação em determinadas frequências.

O revestimento NbTiN é especialmente útil para aplicações de detectores bolométricos criogênicos ultrassensíveis e pode ser fabricado de maneira reprodutível sem complicar o processo de fabricação de arquiteturas de detectores.

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