一种热释电红外探测器敏感元件及其制造方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种热释电红外探测器敏感元件及其制造方法，包括：制备热释电晶体衬底；在热释电晶体衬底的一侧上沉积铂层和钛层形成上电极；在上电极上形成垂直取向多壁碳纳米管层；在热释电晶体衬底的与上电极相反的侧上沉积铂层和钛层形成下电极；将下电极金属键合到高热阻抗基底上；将碳纳米管层的表面加工成锥状森林结构，形成红外敏感吸收层。本发明专利技术的实施例中，金属钛和铂以及碳纳米管吸收层的多层薄膜结构作为该热释电红外探测器敏感元件的热敏感层，具有更好的表面致密性、高的吸收系数和较小的热损失，能够获取高性能热响应。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术实施例公开了，包括：制备热释电晶体衬底；在热释电晶体衬底的一侧上沉积铂层和钛层形成上电极；在上电极上形成垂直取向多壁碳纳米管层；在热释电晶体衬底的与上电极相反的侧上沉积铂层和钛层形成下电极；将下电极金属键合到高热阻抗基底上；将碳纳米管层的表面加工成锥状森林结构，形成红外敏感吸收层。本专利技术的实施例中，金属钛和铂以及碳纳米管吸收层的多层薄膜结构作为该热释电红外探测器敏感元件的热敏感层，具有更好的表面致密性、高的吸收系数和较小的热损失，能够获取高性能热响应。【专利说明】
本专利技术涉及热释电红外探测器
，尤其是涉及。
技术介绍
热释电红外探测器所用热释电材料有单晶、陶瓷、薄膜等种类。单晶热释电晶体的热释电系数高、介质损耗小，目前性能最好的热释电探测器大多选用单晶制作，如TGS、LATGS、LiTa03等；陶瓷热释电晶体成本较低，但响应较慢，如入侵报警用PZT陶瓷探测器工作频率为0.2?5Hz ;热释电材料是一种具有自发极化的电介质，它的自发极化强度随温度变化，可用热释电系数P来描述，P=dP/dT (P为极化强度，T为温度)。 在恒定温度下，材料的自发极化被体内的电荷和表面吸附电荷所中和。如果把热释电材料做成表面垂直于极化方向的平行薄片，则当红外辐射入射到薄片表面时，薄片因吸收辐射而发生温度变化，引起极化强度的变化。而中和电荷由于材料的电阻率高跟不上这一变化，其结果是薄片的两表面之间出现瞬态电压。若有外电阻跨接在两表面之间，电荷就通过外电路释放出来。电流的大小除与热释电系数成正比外，还与薄片的温度变化率成正比，因此，可用来测量入射辐射的强弱。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种操作简单、制造的热释电红外探测器敏感元件具有良好的热吸收性能和热响应性能的制造热释电红外探测器敏感元件的方法。 本专利技术的目的之一是提供一种具有良好的热吸收性能和热响应性能的热释电红外探测器敏感元件。 本专利技术公开的技术方案包括:提供了一种制造热释电红外探测器敏感元件的方法，其特征在于，包括:制备热释电晶体衬底；在所述热释电晶体衬底的一侧上沉积钼层和钛层，形成上电极；在所述上电极上沉积垂直取向多壁碳纳米管层；在所述热释电晶体衬底的与所述上电极相反的侧上沉积钼层和钛层，形成下电极；将所述下电极金属键合到高热阻抗基底上；将所述垂直取向多壁碳纳米管层的表面的至少一部分加工成包含多个微小锥状结构的锥状森林结构，形成红外敏感吸收层。 本专利技术的一个实施例中，所述热释电晶体衬底为钽酸锂晶片。 本专利技术的一个实施例中，所述制备热释电晶体衬底的步骤包括:将热释电晶体材料进行研磨、抛光、化学腐蚀和/或清洗处理，获得热释电晶体衬底。 本专利技术的一个实施例中，所述在所述热释电晶体衬底的一侧上沉积钼层和钛层的步骤包括:用射频磁控溅射方法在所述热释电晶体衬底的一侧上沉积钼层和钛层。 本专利技术的一个实施例中，所述在所述上电极上沉积垂直取向多壁碳纳米管层的步骤包括:用等离子体化学气相沉积方法在所述上电极上沉积所述垂直取向多壁碳纳米管层。 本专利技术的一个实施例中，所述在所述热释电晶体衬底的与所述上电极相反的侧上沉积钼层和钛层的步骤包括:用射频磁控溅射方法在所述热释电晶体衬底的与所述上电极相反的侧上沉积钼层和钛层。 本专利技术的一个实施例中，所述将所述垂直取向多壁碳纳米管层的表面的至少一部分加工成包含多个微小锥状结构的锥状森林结构的步骤包括:用真空泵蒸和激光扫描轰击方法将所述垂直取向多壁碳纳米管层的表面的至少一部分加工成包含多个微小锥状结构的锥状森林结构。 本专利技术的一个实施例中，在将所述下电极金属键合到高热阻抗基底上之前还包括:在所述高热阻抗基底的表面上形成引线电极，并且使当所述下电极被金属键合到所述高热阻抗基底上时所述下电极与所述弓I线电极接触。 本专利技术的实施例中还提供了一种热释电红外探测器敏感元件，其特征在于，包括:热释电晶体衬底；上电极，所述上电极形成在所述热释电晶体衬底的一侧上；红外敏感吸收层，所述红外敏感吸收层形成在所述上电极上，所述红外敏感吸收层包括垂直取向多壁碳纳米管层，所述垂直取向多壁碳纳米管层的表面的至少一部分包括包含多个微小锥状结构的锥状森林结构；下电极，所述下电极形成在所述热释电晶体衬底的与所述上电极相反的侧上；高热阻抗基底，所述下电极金属键合到所述高热阻抗基底上。 本专利技术的一个实施例中，还包括引线电极，所述引线电极形成在所述高热阻抗基底的表面上并与所述下电极接触。 本专利技术的实施例中，金属钛和钼以及垂直取向多壁碳纳米管吸收层的多层薄膜结构作为该热释电红外探测器敏感元件的热敏感层，与单一金属吸收层薄膜作热敏感层相t匕，具有更好的表面致密性、高的吸收系数和较小的热损失，能够获取高性能热响应，从而满足高精度红外探测器对其敏感元件热响应性能的高标准要求，利于实现基于热释电晶体的高精度红外探测器。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术一个实施例的制造热释电红外探测器敏感元件的方法的流程示意图。 图2是本专利技术一个实施例的热释电红外探测器敏感元件的结构示意图。 图3是本专利技术另一个实施例的热释电红外探测器敏感元件的结构示意图。 【具体实施方式】 下面将结合附图详细说明本专利技术的实施例的制造热释电红外探测器敏感元件的方法的具体步骤以及制造的热释电红外探测器敏感元件的结构。 图1显示了本专利技术的一个实施例的制造热释电红外探测器敏感元件的方法的流程不意图。 如图1所示，本专利技术的一个实施例中，在步骤10中，首先制备热释电晶体衬底，该热释电晶体衬底作为将要制造的热释电红外探测器敏感元件的衬底元件。例如，一个实施例中，可以将热释电晶体材料进行研磨、抛光、化学腐蚀和/或清洗等处理，从而获得期望的热释电晶体衬底。 本专利技术的实施例中，这里使用的热释电晶体材料可以是任何适合的热释电晶体材料。例如，一个实施例中，热释电晶体材料可以是钽酸锂晶片。 本专利技术的实施例中，热释电晶体衬底的厚度可以是任何适合的厚度。例如，一个实施例中，获得的热释电晶体衬底的厚度可以为大约50微米，例如50 ±5微米，专利技术人发现，采用该厚度的热释电晶体衬底，最终制成的热释电红外探测器敏感元件的性能最优；当热释电晶体衬底的厚度更薄或者更厚时，最终制成的热释电红外探测器敏感元件的性能均不及采用该厚度的热释电晶体衬底理想。 然后，在步骤12中，可以在热释电晶体衬底上形成上电极。 例如，一个实施例中，可以在热释电晶体衬底的一侧上依次沉积形成钼层和钛层，该钼层和钛层形成上电极。 本专利技术的实施例中，可以使用任何适合的方法形成上电极。例如，一个实施例中，可以使用射频磁控溅射方法在该热释电晶体衬底的一侧上依次沉积形成钼层和钛层从而形成上电极。射频磁控溅射方法的具体步骤可以与本领域常用的方法相同，在此不再详述。 本专利技术的实施例中，这里的钼层和钛层的厚度可以是任何适合的厚度。例如，一个实施例中，形成的钼层的厚度可以为150±5纳米，钛层的厚度可以为80±5纳米。专利技术人发现，采用该厚度的钼层和钛层，最终制成的热释电红外探测器敏感元件的性能最优；当钼层和钛层的厚度更薄或者更厚时，最终制成的热释电红外探测器敏感元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造热释电红外探测器敏感元件的方法，其特征在于，包括：制备热释电晶体衬底；在所述热释电晶体衬底的一侧上沉积铂层和钛层，形成上电极；在所述上电极上沉积垂直取向多壁碳纳米管层；在所述热释电晶体衬底的与所述上电极相反的侧上沉积铂层和钛层，形成下电极；将所述下电极金属键合到高热阻抗基底上；将所述垂直取向多壁碳纳米管层的表面的至少一部分加工成包含多个微小锥状结构的锥状森林结构，形成红外敏感吸收层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘子骥，梁志清，蒋亚东，王涛，黎威志，王军，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51