CN106872052A - 一种宽光谱热释电探测器吸收膜系结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宽光谱热释电探测器吸收膜系结构及其制备方法，属于热释电探测器红外吸收层领域，解决现有技术中多孔材料与衬底附着性差、且只能单独用作吸收层的问题。该膜系结构制备在热释电探测器敏感单元的顶层，包括三层金属薄膜，底层金属薄膜具有低孔隙率和高致密度，可与衬底保持良好的附着性，中间层金属薄膜作为过渡层，孔隙率提高、致密度降低，顶层金属薄膜为疏松层，可有效增强红外吸收率。所制备的金属吸收层可同时作为吸收层和探测器的上电极，极大简化制备工艺，节约成本，提高工艺兼容性，为高性能热释电探测器的研制提供有力支持。
Description
技术领域
本发明涉及热释电探测器红外吸收层技术领域，具体涉及一种宽光谱热释电探测器吸收膜系结构及其制备方法。
背景技术
热释电探测器是一种红外辐射的探测器件，它利用热释电体的自发极化随温度变化的特性制备而成。与其他探测器相比，它不仅保持了热探测器在室温波段工作的优点，而且能承受大的辐射功率、在宽的温度和频率范围内有较高的探测率及具有较小的时间常数等特点。热释电探测器广泛应用于国防、工业、医学和科学研究等领域，例如入侵报警、安全监视、防火报警、工业生产监控、飞机车辆辅助驾驶、医疗诊断等诸多方面。
探测率是衡量热释电探测器性能的主要指标，增大吸收系数是提高探测器探测率的直接途径。研究发现，热释电材料自身在远红外波段具有较高的反射率。尤其在11-20μm波段反射率高达85％(V.Norkus,etc,“A 256pixel pyroelectric linear array withnew black coating”,Proc.of SPIE,vol.8012,pp.80123V,2011)。增加敏感元的厚度可以在一定程度上降低反射率，但是会影响材料热释电系数。为了有效吸收热辐射，进而改善器件的响应率，需要在敏感元表面覆盖一层吸收层或者减反层。要求红外吸收层的反射率低，与底层材料的粘附性要好。
目前常用的红外辐射吸收层材料主要包括：超薄金属薄膜、有机黑体、多孔型黑金属等。在这几种物质中，超薄金属薄膜反射率也比较低，且热导率较高，但其吸收率的理论极限值较低。黑色树脂的红外吸收率较高，但与器件工艺兼容性差，而且热阻较大，可能会阻碍热量向敏感薄膜的传播。多孔黑金反射率低，具有较高的宽谱吸收特性，但它的粘附性较弱，而且容易破碎。此外，部分文献报道了在敏感材料钽酸锂(LiTaO3)表面刻蚀出折射率渐变型的减反层(A.Finn,etc,“Microstructured surfaces on LiTaO3-basedpyroelectric infrared detectors”,IEEE Sensors Journal,vol.11,pp.2204,2011)，基于该减反层结构，吸收率得到明显改善，但该方法对敏感材料表面形貌进行改变，一定程度上影响到器件的响应特性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题为：如何提供一种实现宽光谱红外吸收的膜系结构，该结构能有效增强红外辐射吸收率，为高性能热释电探测器的研制提供有力支持。
本发明的技术方案为：一种宽光谱热释电探测器吸收膜系结构，该膜系结构位于热释电探测器敏感单元的顶层，该膜系结构包括底层金属薄膜、中间层金属薄膜和顶层金属薄膜，底层金属薄膜、中间层金属薄膜、顶层金属薄膜的孔隙率依次增大。
进一步地，底层金属薄膜、中间层金属薄膜和顶层金属薄膜的材料为黑金、铋、铝、钛、镍、铬或者上述金属中的合金。
进一步地，该膜系结构在1～20μm波段红外吸收率优于60％。
进一步地，底层金属薄膜的孔隙率为15～20％，中间层金属薄膜的孔隙率为30～35％，顶层金属薄膜的孔隙率为45～50％。
进一步地，底层金属薄膜的厚度为8～12nm，中间层金属薄膜的厚度为10～15nm，顶层金属薄膜的厚度为10～15nm。
一种宽光谱热释电探测器吸收膜系结构的制备方法，包括以下步骤：
(1)在热释电敏感单元的顶层采用磁控溅射法制备致密化的底层金属薄膜；
(2)在步骤(1)所得的致密化的底层金属薄膜上采用磁控溅射法制备较为疏松的中间层金属薄膜；
(3)在步骤(2)所得中间层金属薄膜上采用蒸发法或磁控溅射法制备疏松的顶层金属薄膜。
进一步地，步骤(1)的具体步骤为：采用磁控溅射法制备底层金属薄膜，以铋、铝、钛、镍、铬或者它们的合金为材料，工作气压控制在4-6Pa，溅射电流为0.4-0.6A，同时控制薄膜孔隙率范围在15～20％，薄膜厚度范围在8-12nm。
进一步地，步骤(2)的具体步骤为：采用磁控溅射法制备中间层金属薄膜，以铋、铝、钛、镍、铬或者它们的合金为材料，工作气压控制在8-10Pa，溅射电流范围为0.2-0.3A，同时控制薄膜孔隙率范围在30～35％，薄膜厚度范围在10-15nm。
进一步地，步骤(3)的具体步骤为：采用磁控溅射法制备顶层金属薄膜，以铋、铝、钛、镍、铬或者它们的合金为材料，工艺气压为12-14Pa，溅射电流为0.1A，同时控制薄膜孔隙率范围在45～50％，薄膜厚度范围在10-15nm。
进一步地，步骤(3)的具体步骤为：采用蒸发方法制备顶层金属薄膜，以黑金、铋、铝、钛、镍、铬或者它们的合金为材料，调节N2气压为20Pa，控制膜厚低于20nm，形成疏松的多孔状金属层。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的所制备的膜系结构的底层金属薄膜致密度高，与敏感层保持良好的附着性，顶层金属薄膜疏松多孔，有效增强红外吸收率。所制备的金属吸收层可同时作为吸收层和探测器的上电极，极大简化制备工艺，节约成本，提高工艺兼容性，为高性能热释电探测器的研制提供有力支持。
附图说明
图1为本发明的膜系结构的简易制备流程示意图；
图2为本发明制备的膜系结构的结构示意图；
图中附图标记为，1、热释电敏感单元，2、底层金属薄膜，3、中间层金属薄膜，4、顶层金属薄膜，5、下电极。
具体实施方式
一种宽光谱热释电探测器吸收膜系结构，该膜系结构位于热释电探测器敏感单元的顶层，包括底层金属薄膜、中间层金属薄膜和顶层金属薄膜，底层金属薄膜、中间层金属薄膜、顶层金属薄膜的孔隙率逐渐增大。制备流程如图1所示。
在衬底上制备的底层金属薄膜要求致密度很高，孔隙率很低，实现吸收层与衬底良好的粘附力。金属材料可以为采用磁控溅射设备制备的铋、铝、钛、镍、铬或者它们的合金薄膜。通过气压和溅射电流调节材料的致密度，气压降低以及电流提高将减弱原子散射效应和提高溅射原子的动能，有利于薄膜微观结构的致密化。因此在制备底层层金属薄膜时，工作气压需控制在4-6Pa，溅射电流为0.4-0.6A。控制孔隙率范围为15～20％，同时控制其膜厚范围在8-12nm，减小对探测器的热容影响。
中间层金属薄膜为过渡层，可以适当提高孔隙率和疏松性。该层金属材料可以为采用磁控溅射设备制备的铋、铝、钛、镍、铬或者它们的合金薄膜。通过适当提高气压和降低溅射电流，降低薄膜结构的致密化，控制孔隙率范围为30～35％。工作气压需控制在8-10Pa，溅射电流范围为0.2-0.3A。同时控制其膜厚范围在10-15nm，减小对探测器的热容影响。
顶层金属薄膜要求疏松多孔，有效增强红外吸收率。金属材料可以为采用磁控溅射设备制备的铋、铝、钛、镍、铬或者它们的合金薄膜。通过在高气压环境中采用Ar等离子溅射，并使用低溅射电流，有效增强原子散射效应及削减原子动能，形成类似黑金的疏松多孔金属层结构，实现红外辐射的宽光谱吸收。控制孔隙率范围为45～50％，同时控制其膜厚范围在10-15nm，减小对探测器的热容影响。顶层层金属吸收层还可以为用蒸发方法制备的黑金、铋、铝、钛、或者合金薄膜，如NiCr。通过在高气压的N2环境中制备的金属薄膜较溅射方法制备的金属薄膜更为疏松，可进一步提高红外吸收率。
以下通过实施例对本发明做进一步说明：
实施例1
如图2所示，一种宽光谱热释电探测器吸收膜系结构，包括三层孔隙率逐渐增大的金属薄膜，该结构在以LiTaO3晶体薄片作为热释电敏感单元1的顶层上展开。
LiTaO3晶体薄片的前期制备流程为：在LiTaO3晶片上制备下电极5；通过研磨与抛光对LiTaO3晶片4进行减薄形成热释电敏感单元1。
清洗LiTaO3晶体薄片，在上表面光刻图形化。采用磁控溅射技术制备底层镍铬合金薄膜作为底层金属薄膜2，调节工艺气压为4Pa，溅射电流为0.6A，得到致密的镍铬金属层，孔隙率范围控制在15％，厚度范围控制在10nm。
采用磁控溅射技术制备中间层金属薄膜3，为镍铬合金薄膜，调节工艺气压为8Pa，溅射电流为0.4A，孔隙率范围控制在30％，厚度范围控制在15nm。
采用磁控溅射技术制备顶层金属薄膜4，为镍铬合金薄膜，调节工艺气压为12Pa，溅射电流为0.3A，孔隙率范围控制在50％，厚度范围控制在15nm，得到非常疏松的多孔状金属层，然后浮胶清洗。
得到宽光谱热释电探测器用红外吸收层，按入射辐射顺序，从上至下依次为疏松多孔镍铬金属层、镍铬金属过渡层及致密型镍铬金属层。
实施例2
如图2所示，一种宽光谱热释电探测器吸收膜系结构，包括三层孔隙率逐渐增大的金属薄膜，该结构在以LiTaO3晶体薄片作为热释电敏感单元1的顶层上展开。
LiTaO3晶体薄片的前期制备流程为：在钽酸锂晶片上制备下电极5；通过研磨与抛光对钽酸锂晶片进行减薄，形成热释电敏感单元1。
清洗LiTaO3晶体薄片，在上表面光刻图形化。采用磁控溅射技术制备底层金属薄膜2，为铋金属薄膜，调节工艺气压为5Pa，溅射电流为0.7A，得到致密的铋金属层，孔隙率范围控制在20％，厚度范围控制在10nm。
采用磁控溅射技术制备中间层金属薄膜3，为铋金属薄膜，调节工艺气压为7Pa，溅射电流为0.5A，孔隙率范围控制在30％，厚度范围控制在15nm。
采用蒸发法制备顶层金属薄膜4，为铋金属薄膜，调节N2气压为20Pa，孔隙率范围控制在45％，控制膜厚低于20nm，形成疏松的多孔状铋金属层，然后浮胶清洗。
得到宽光谱热释电探测器用红外吸收层，按入射辐射顺序，从上至下依次为顶层疏松多孔铋金属薄膜、中间层铋金属薄膜及底层致密型铋金属薄膜。
Claims (10)
1.一种宽光谱热释电探测器吸收膜系结构，该膜系结构位于热释电探测器敏感单元的顶层，其特征在于，该膜系结构包括底层金属薄膜、中间层金属薄膜和顶层金属薄膜，底层金属薄膜、中间层金属薄膜、顶层金属薄膜的孔隙率依次增大。
2.根据权利要求1所述的一种宽光谱热释电探测器吸收膜系结构，其特征在于，底层金属薄膜、中间层金属薄膜和顶层金属薄膜的材料为黑金、铋、铝、钛、镍、铬或者上述金属中的合金。
3.根据权利要求1所述的一种宽光谱热释电探测器吸收膜系结构，其特征在于，该膜系结构在1～20μm波段红外吸收率优于60％。
4.根据权利要求1所述的一种宽光谱热释电探测器吸收膜系结构，其特征在于，底层金属薄膜的孔隙率为15～20％，中间层金属薄膜的孔隙率为30～35％，顶层金属薄膜的孔隙率为45～50％。
5.根据权利要求1所述的一种宽光谱热释电探测器吸收膜系结构，其特征在于，底层金属薄膜的厚度为8～12nm，中间层金属薄膜的厚度为10～15nm，顶层金属薄膜的厚度为10～15nm。
6.根据权利要求1～5任一项所述的一种宽光谱热释电探测器吸收膜系结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在热释电敏感单元的顶层采用磁控溅射法制备致密化的底层金属薄膜；
(2)在步骤(1)所得的致密化的底层金属薄膜上采用磁控溅射法制备较为疏松的中间层金属薄膜；
(3)在步骤(2)所得中间层金属薄膜上采用蒸发法或磁控溅射法制备疏松的顶层金属薄膜。
7.根据权利要求6所述的一种宽光谱热释电探测器吸收膜系结构的制备方法，其特征在于，步骤(1)的具体步骤为：采用磁控溅射法制备底层金属薄膜，以铋、铝、钛、镍、铬或者它们的合金为材料，工作气压控制在4-6Pa，溅射电流为0.4-0.6A，同时控制薄膜孔隙率范围在15～20％，薄膜厚度范围在8-12nm。
8.根据权利要求6所述的一种宽光谱热释电探测器吸收膜系结构的制备方法，其特征在于，步骤(2)的具体步骤为：采用磁控溅射法制备中间层金属薄膜，以铋、铝、钛、镍、铬或者它们的合金为材料，工作气压控制在8-10Pa，溅射电流范围为0.2-0.3A，同时控制薄膜孔隙率范围在30～35％，薄膜厚度范围在10-15nm。
9.根据权利要求6所述的一种宽光谱热释电探测器吸收膜系结构的制备方法，其特征在于，步骤(3)的具体步骤为：采用磁控溅射法制备顶层金属薄膜，以铋、铝、钛、镍、铬或者它们的合金为材料，工艺气压为12-14Pa，溅射电流为0.1A，同时控制薄膜孔隙率范围在45～50％，薄膜厚度范围在10-15nm。
10.根据权利要求6所述的一种宽光谱热释电探测器吸收膜系结构的制备方法，其特征在于，步骤(3)的具体步骤为：采用蒸发方法制备顶层金属薄膜，以黑金、铋、铝、钛、镍、铬或者它们的合金为材料，调节N2气压为20Pa，控制膜厚低于20nm，形成疏松的多孔状金属层，孔隙率范围在45～50％。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101043065A (zh) * | 2006-03-21 | 2007-09-26 | 同济大学 | 一种新型热释电红外探测器及其使用的复合薄膜探测元 |
| CN102529211A (zh) * | 2011-12-22 | 2012-07-04 | 电子科技大学 | 一种增强太赫兹辐射吸收率的膜系结构及其制备方法 |
| CN103035981A (zh) * | 2012-12-11 | 2013-04-10 | 电子科技大学 | 一种超薄金属膜太赫兹吸收层及其制备方法 |
| JP5760297B2 (ja) * | 2009-03-06 | 2015-08-05 | 日本電気株式会社 | 熱型赤外線センサ、及び熱型赤外線センサの製造方法 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101043065A (zh) * | 2006-03-21 | 2007-09-26 | 同济大学 | 一种新型热释电红外探测器及其使用的复合薄膜探测元 |
| JP5760297B2 (ja) * | 2009-03-06 | 2015-08-05 | 日本電気株式会社 | 熱型赤外線センサ、及び熱型赤外線センサの製造方法 |
| CN102529211A (zh) * | 2011-12-22 | 2012-07-04 | 电子科技大学 | 一种增强太赫兹辐射吸收率的膜系结构及其制备方法 |
| CN103035981A (zh) * | 2012-12-11 | 2013-04-10 | 电子科技大学 | 一种超薄金属膜太赫兹吸收层及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| MACRO SCHOSSIG ET AL.: "Infrered Responsivity of Pyroelectric Detectors with Nanostructured NiCr Thin-Film Absorber", 《IEEE SENSORS JOURNAL》 * |
| 光学薄膜编写组: "《光学薄膜》", 30 June 1976, 上海人民出版社 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107359234A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-11-17 | 电子科技大学 | 一种热释电探测器组分渐变合金吸收层及其制备方法 |
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