非制冷焦平面探测器低温激活薄膜吸气剂及其制备方法与流程

文档序号:11126682

本发明涉及非制冷焦平面探测器,尤其是一种适用于非制冷焦平面探测器,低温激活、高吸气性能的非制冷焦平面探测器低温激活薄膜吸气剂及其制备方法。



背景技术:

非制冷焦平面探测器,其性能需要在高真空环境下方能保持,而探测器的组件由于内部材料放气,导致真空度降低。为了达到维持非制冷焦平面探测器组件内部真空品质与理想工作环境的目的,会在探测器内部增加吸气剂,利用吸气剂吸附探测器内部产生的气体,目前常用的吸气剂材料有柱状吸气剂和片状吸气剂,但两者的体积都较大、成本高,在使用过程中,容易因为振动发生掉颗粒的情况,同时焊接工艺复杂,导致组件的可靠性差,同时随着非制冷红外焦平面探测器的发展,其封装形式越来越小型化,传统的柱状吸气剂或片状吸气剂已经不能满足使用要求。



技术实现要素:

本发明所要解决的就是现有非制冷焦平面探测器中使用的吸气剂体积大,不能满足小尺寸封装形式要求的问题,提供一种适用于非制冷焦平面探测器,低温激活、高吸气性能的非制冷焦平面探测器低温激活薄膜吸气剂及其制备方法。

本发明的非制冷焦平面探测器低温激活薄膜吸气剂及其制备方法,其特征在于该吸气剂包括调节层和气体吸收层,调节层沉积在非制冷焦平面探测器窗口上,气体吸收层沉积在调节层上,调节层为Ti、Zr、AL、Cr、Cu、Fe、Pt或Ru中的任意一种金属,吸收层为Zr与Co两种材料,以及Y、La、Ce中的至少一种材料形成的多元合金;调节层与窗口之间形成一致密的过度层,过度层厚度为20~50nm,调节层厚度为1~2μm,吸收层厚度为2~5μm。

所述的薄膜吸气剂,通过以下步骤进行制备:

1)探测器窗口采用甲苯、丙酮和无水乙醇等三种清洗溶液,通过超声波进行清洗,每种清洗溶液清洗时间为15min,之后再用等离子清洗机清洗10min;

2)将步骤1中清洗干净的探测器窗口装配到蒸镀所用的工装夹具里,并安装到双枪电子束设备的蒸发样品台上;

3)将样品台真空抽到至少0.0001Pa,25O℃烘烤30min~60min,采用电子枪蒸发一层调节层,然后采用双电子枪同时蒸发调节层和NaCl,多孔结构的大小由NaCl蒸发速率控制;

4)将步骤3中得到样件放到纯水中浸泡60min,并采用超声波清洗机纯水超声清洗三遍,每遍15min左右,然后用无水乙醇进行脱水;

5)将步骤4中得到的样件放到箱式镀膜机内,真空小于0.001Pa时开始烘烤加热,加热至150~250℃烘烤60min~120min;

6)步骤5完成后,当系统真空小于0.0001Pa时,采用电子束蒸发气体吸收层,在薄膜沉积以前需要对靶材预沉积5min左右,然后开始沉积,沉积时间在50min~250min,样品台转动速度为30~60r/min,之后样品台自热冷却,即可得到制备完成的带有吸气剂的探测器窗口。

所述的气体吸收层,其Zr含量为70 wt%~80wt%,Co含量为10 wt%~25 wt%,Y、La、Ce含量占1 wt%~10 wt%。

在使用时,首先将探测器经过200~300℃激活45~90min后,即可大量吸收多数的活性气体。

本发明的非制冷焦平面探测器低温激活薄膜吸气剂及其制备方法,采用了多孔结构的薄膜吸气剂,其中多孔结构能控控制薄膜吸气剂的微观结构,能抑制红外窗口对薄膜吸气剂的毒化作用,同时多孔结构的过渡层较为致密,并与红外窗口金属功函数较为匹配,增强了薄膜吸气剂在衬底上的附着力,可配合掩膜、光刻等非制冷焦平面探测器兼容的工艺,获得精度较高的图案,满足非制冷焦平面探测器陶瓷封装和晶圆级封装的图形化要求,同时满足其高可靠性和长寿命所需的真空工作环境的要求,同时易于大批量生产和降低生产成本。

具体实施方式

实施例1:一种非制冷焦平面探测器低温激活薄膜吸气剂及其制备方法,该吸气剂包括调节层和气体吸收层,调节层沉积在非制冷焦平面探测器窗口上,气体吸收层沉积在调节层上,调节层为Ti金属,吸收层为Zr、Co以及Y材料形成的多元合金,其中Zr含量为70 wt%,Co含量为20 wt%,Y含量为10 wt%。调节层与窗口之间形成一致密的过度层,过度层厚度为20nm,调节层厚度为1μm,吸收层厚度为2μm。

该薄膜吸气剂,通过以下步骤进行制备:

1)探测器窗口采用甲苯、丙酮和无水乙醇等三种清洗溶液,通过超声波进行清洗,每种清洗溶液清洗时间为15min,之后再用等离子清洗机清洗10min;

2)将步骤1中清洗干净的探测器窗口装配到蒸镀所用的工装夹具里,并安装到双枪电子束设备的蒸发样品台上;

3)将样品台真空抽到至少0.0001Pa,25O℃烘烤30min~60min,采用电子枪蒸发一层调节层,然后采用双电子枪同时蒸发调节层和NaCl,多孔结构的大小由NaCl蒸发速率控制;

4)将步骤3中得到样件放到纯水中浸泡60min,并采用超声波清洗机纯水超声清洗三遍,每遍15min左右,然后用无水乙醇进行脱水;

5)将步骤4中得到的样件放到箱式镀膜机内,真空小于0.001Pa时开始烘烤加热,加热至150~250℃烘烤60min~120min;

6)步骤5完成后,当系统真空小于0.0001Pa时,采用电子束蒸发气体吸收层,在薄膜沉积以前需要对靶材预沉积5min左右,然后开始沉积,沉积时间在50min~250min,样品台转动速度为30~60r/min,之后样品台自热冷却,即可得到制备完成的带有吸气剂的探测器窗口。

在使用时,首先将探测器经过200~300℃激活45~90min后,即可大量吸收多数的活性气体。

实施例2:一种非制冷焦平面探测器低温激活薄膜吸气剂及其制备方法,该吸气剂包括调节层和气体吸收层,调节层沉积在非制冷焦平面探测器窗口上,气体吸收层沉积在调节层上,调节层为Zr金属,吸收层为Zr、Co以及La材料形成的多元合金,其中Zr含量为80 wt%,Co含量为10 wt%,La含量为10 wt%。调节层与窗口之间形成一致密的过度层,过度层厚度为20nm,调节层厚度为1μm,吸收层厚度为2μm。

该薄膜吸气剂,通过以下步骤进行制备:

1)探测器窗口采用甲苯、丙酮和无水乙醇等三种清洗溶液,通过超声波进行清洗,每种清洗溶液清洗时间为15min,之后再用等离子清洗机清洗10min;

2)将步骤1中清洗干净的探测器窗口装配到蒸镀所用的工装夹具里,并安装到双枪电子束设备的蒸发样品台上;

3)将样品台真空抽到至少0.0001Pa,25O℃烘烤30min~60min,采用电子枪蒸发一层调节层,然后采用双电子枪同时蒸发调节层和NaCl,多孔结构的大小由NaCl蒸发速率控制;

4)将步骤3中得到样件放到纯水中浸泡60min,并采用超声波清洗机纯水超声清洗三遍,每遍15min左右,然后用无水乙醇进行脱水;

5)将步骤4中得到的样件放到箱式镀膜机内,真空小于0.001Pa时开始烘烤加热,加热至150~250℃烘烤60min~120min;

6)步骤5完成后,当系统真空小于0.0001Pa时,采用电子束蒸发气体吸收层,在薄膜沉积以前需要对靶材预沉积5min左右,然后开始沉积,沉积时间在50min~250min,样品台转动速度为30~60r/min,之后样品台自热冷却,即可得到制备完成的带有吸气剂的探测器窗口。

在使用时,首先将探测器经过200~300℃激活45~90min后,即可大量吸收多数的活性气体。

实施例3:一种非制冷焦平面探测器低温激活薄膜吸气剂及其制备方法,该吸气剂包括调节层和气体吸收层,调节层沉积在非制冷焦平面探测器窗口上,气体吸收层沉积在调节层上,调节层为AL金属,吸收层为Zr、Co、Y以及La材料形成的多元合金,其中AL含量为70 wt%,Co含量为25 wt%,Y含量为2 wt%,La含量为3%。调节层与窗口之间形成一致密的过度层,过度层厚度为50nm,调节层厚度为2μm,吸收层厚度为5μm。

该薄膜吸气剂,通过以下步骤进行制备:

1)探测器窗口采用甲苯、丙酮和无水乙醇等三种清洗溶液,通过超声波进行清洗,每种清洗溶液清洗时间为15min,之后再用等离子清洗机清洗10min;

2)将步骤1中清洗干净的探测器窗口装配到蒸镀所用的工装夹具里,并安装到双枪电子束设备的蒸发样品台上;

3)将样品台真空抽到至少0.0001Pa,25O℃烘烤30min~60min,采用电子枪蒸发一层调节层,然后采用双电子枪同时蒸发调节层和NaCl,多孔结构的大小由NaCl蒸发速率控制;

4)将步骤3中得到样件放到纯水中浸泡60min,并采用超声波清洗机纯水超声清洗三遍,每遍15min左右,然后用无水乙醇进行脱水;

5)将步骤4中得到的样件放到箱式镀膜机内,真空小于0.001Pa时开始烘烤加热,加热至150~250℃烘烤60min~120min;

6)步骤5完成后,当系统真空小于0.0001Pa时,采用电子束蒸发气体吸收层,在薄膜沉积以前需要对靶材预沉积5min左右,然后开始沉积,沉积时间在50min~250min,样品台转动速度为30~60r/min,之后样品台自热冷却,即可得到制备完成的带有吸气剂的探测器窗口。

在使用时,首先将探测器经过200~300℃激活45~90min后,即可大量吸收多数的活性气体。

实施例4:一种非制冷焦平面探测器低温激活薄膜吸气剂及其制备方法,该吸气剂包括调节层和气体吸收层,调节层沉积在非制冷焦平面探测器窗口上,气体吸收层沉积在调节层上,调节层为Cr金属,吸收层为Zr、Co、Y以及Ce材料形成的多元合金,其中AL含量为70 wt%,Co含量为25 wt%,Y含量为2 wt%,Ce含量为3%。调节层与窗口之间形成一致密的过度层,过度层厚度为35nm,调节层厚度为2μm,吸收层厚度为3μm。

该薄膜吸气剂,通过以下步骤进行制备:

1)探测器窗口采用甲苯、丙酮和无水乙醇等三种清洗溶液,通过超声波进行清洗,每种清洗溶液清洗时间为15min,之后再用等离子清洗机清洗10min;

2)将步骤1中清洗干净的探测器窗口装配到蒸镀所用的工装夹具里,并安装到双枪电子束设备的蒸发样品台上;

3)将样品台真空抽到至少0.0001Pa,25O℃烘烤30min~60min,采用电子枪蒸发一层调节层,然后采用双电子枪同时蒸发调节层和NaCl,多孔结构的大小由NaCl蒸发速率控制;

4)将步骤3中得到样件放到纯水中浸泡60min,并采用超声波清洗机纯水超声清洗三遍,每遍15min左右,然后用无水乙醇进行脱水;

5)将步骤4中得到的样件放到箱式镀膜机内,真空小于0.001Pa时开始烘烤加热,加热至150~250℃烘烤60min~120min;

6)步骤5完成后,当系统真空小于0.0001Pa时,采用电子束蒸发气体吸收层,在薄膜沉积以前需要对靶材预沉积5min左右,然后开始沉积,沉积时间在50min~250min,样品台转动速度为30~60r/min,之后样品台自热冷却,即可得到制备完成的带有吸气剂的探测器窗口。

在使用时,首先将探测器经过200~300℃激活45~90min后,即可大量吸收多数的活性气体。

实施例5:一种非制冷焦平面探测器低温激活薄膜吸气剂及其制备方法,该吸气剂包括调节层和气体吸收层,调节层沉积在非制冷焦平面探测器窗口上,气体吸收层沉积在调节层上,调节层为Cu金属,吸收层为Zr、Co、La以及Ce材料形成的多元合金,其中AL含量为70 wt%,Co含量为25 wt%,La含量为3 wt%,Ce含量为2%。调节层与窗口之间形成一致密的过度层,过度层厚度为30nm,调节层厚度为2μm,吸收层厚度为4μm。

该薄膜吸气剂,通过以下步骤进行制备:

1)探测器窗口采用甲苯、丙酮和无水乙醇等三种清洗溶液,通过超声波进行清洗,每种清洗溶液清洗时间为15min,之后再用等离子清洗机清洗10min;

2)将步骤1中清洗干净的探测器窗口装配到蒸镀所用的工装夹具里,并安装到双枪电子束设备的蒸发样品台上;

3)将样品台真空抽到至少0.0001Pa,25O℃烘烤30min~60min,采用电子枪蒸发一层调节层,然后采用双电子枪同时蒸发调节层和NaCl,多孔结构的大小由NaCl蒸发速率控制;

4)将步骤3中得到样件放到纯水中浸泡60min,并采用超声波清洗机纯水超声清洗三遍,每遍15min左右,然后用无水乙醇进行脱水;

5)将步骤4中得到的样件放到箱式镀膜机内,真空小于0.001Pa时开始烘烤加热,加热至150~250℃烘烤60min~120min;

6)步骤5完成后,当系统真空小于0.0001Pa时,采用电子束蒸发气体吸收层,在薄膜沉积以前需要对靶材预沉积5min左右,然后开始沉积,沉积时间在50min~250min,样品台转动速度为30~60r/min,之后样品台自热冷却,即可得到制备完成的带有吸气剂的探测器窗口。

在使用时,首先将探测器经过200~300℃激活45~90min后,即可大量吸收多数的活性气体。

实施例6:一种非制冷焦平面探测器低温激活薄膜吸气剂及其制备方法,该吸气剂包括调节层和气体吸收层,调节层沉积在非制冷焦平面探测器窗口上,气体吸收层沉积在调节层上,调节层为Fe金属,吸收层为Zr、Co、La以及Ce材料形成的多元合金,其中AL含量为70 wt%,Co含量为25 wt%,La含量为2 wt%,Ce含量为3%。调节层与窗口之间形成一致密的过度层,过度层厚度为40nm,调节层厚度为2μm,吸收层厚度为4μm。

该薄膜吸气剂,通过以下步骤进行制备:

1)探测器窗口采用甲苯、丙酮和无水乙醇等三种清洗溶液,通过超声波进行清洗,每种清洗溶液清洗时间为15min,之后再用等离子清洗机清洗10min;

2)将步骤1中清洗干净的探测器窗口装配到蒸镀所用的工装夹具里,并安装到双枪电子束设备的蒸发样品台上;

3)将样品台真空抽到至少0.0001Pa,25O℃烘烤30min~60min,采用电子枪蒸发一层调节层,然后采用双电子枪同时蒸发调节层和NaCl,多孔结构的大小由NaCl蒸发速率控制;

4)将步骤3中得到样件放到纯水中浸泡60min,并采用超声波清洗机纯水超声清洗三遍,每遍15min左右,然后用无水乙醇进行脱水;

5)将步骤4中得到的样件放到箱式镀膜机内,真空小于0.001Pa时开始烘烤加热,加热至150~250℃烘烤60min~120min;

6)步骤5完成后,当系统真空小于0.0001Pa时,采用电子束蒸发气体吸收层,在薄膜沉积以前需要对靶材预沉积5min左右,然后开始沉积,沉积时间在50min~250min,样品台转动速度为30~60r/min,之后样品台自热冷却,即可得到制备完成的带有吸气剂的探测器窗口。

在使用时,首先将探测器经过200~300℃激活45~90min后,即可大量吸收多数的活性气体。

实施例7:一种非制冷焦平面探测器低温激活薄膜吸气剂及其制备方法,该吸气剂包括调节层和气体吸收层,调节层沉积在非制冷焦平面探测器窗口上,气体吸收层沉积在调节层上,调节层为Pt金属,吸收层为Zr、Co、La以及Ce材料形成的多元合金,其中AL含量为70 wt%,Co含量为25 wt%,La含量为2 wt%,Ce含量为3%。调节层与窗口之间形成一致密的过度层,过度层厚度为40nm,调节层厚度为2μm,吸收层厚度为4μm。

该薄膜吸气剂,通过以下步骤进行制备:

1)探测器窗口采用甲苯、丙酮和无水乙醇等三种清洗溶液,通过超声波进行清洗,每种清洗溶液清洗时间为15min,之后再用等离子清洗机清洗10min;

2)将步骤1中清洗干净的探测器窗口装配到蒸镀所用的工装夹具里,并安装到双枪电子束设备的蒸发样品台上;

3)将样品台真空抽到至少0.0001Pa,25O℃烘烤30min~60min,采用电子枪蒸发一层调节层,然后采用双电子枪同时蒸发调节层和NaCl,多孔结构的大小由NaCl蒸发速率控制;

4)将步骤3中得到样件放到纯水中浸泡60min,并采用超声波清洗机纯水超声清洗三遍,每遍15min左右,然后用无水乙醇进行脱水;

5)将步骤4中得到的样件放到箱式镀膜机内,真空小于0.001Pa时开始烘烤加热,加热至150~250℃烘烤60min~120min;

6)步骤5完成后,当系统真空小于0.0001Pa时,采用电子束蒸发气体吸收层,在薄膜沉积以前需要对靶材预沉积5min左右,然后开始沉积,沉积时间在50min~250min,样品台转动速度为30~60r/min,之后样品台自热冷却,即可得到制备完成的带有吸气剂的探测器窗口。

在使用时,首先将探测器经过200~300℃激活45~90min后,即可大量吸收多数的活性气体。

实施例7:一种非制冷焦平面探测器低温激活薄膜吸气剂及其制备方法,该吸气剂包括调节层和气体吸收层,调节层沉积在非制冷焦平面探测器窗口上,气体吸收层沉积在调节层上,调节层为Ru金属,吸收层为Zr、Co、La以及Ce材料形成的多元合金,其中AL含量为70 wt%,Co含量为25 wt%,La含量为2 wt%,Ce含量为3%。调节层与窗口之间形成一致密的过度层,过度层厚度为40nm,调节层厚度为2μm,吸收层厚度为4μm。

该薄膜吸气剂,通过以下步骤进行制备:

1)探测器窗口采用甲苯、丙酮和无水乙醇等三种清洗溶液,通过超声波进行清洗,每种清洗溶液清洗时间为15min,之后再用等离子清洗机清洗10min;

2)将步骤1中清洗干净的探测器窗口装配到蒸镀所用的工装夹具里,并安装到双枪电子束设备的蒸发样品台上;

3)将样品台真空抽到至少0.0001Pa,25O℃烘烤30min~60min,采用电子枪蒸发一层调节层,然后采用双电子枪同时蒸发调节层和NaCl,多孔结构的大小由NaCl蒸发速率控制;

4)将步骤3中得到样件放到纯水中浸泡60min,并采用超声波清洗机纯水超声清洗三遍,每遍15min左右,然后用无水乙醇进行脱水;

5)将步骤4中得到的样件放到箱式镀膜机内,真空小于0.001Pa时开始烘烤加热,加热至150~250℃烘烤60min~120min;

6)步骤5完成后,当系统真空小于0.0001Pa时,采用电子束蒸发气体吸收层,在薄膜沉积以前需要对靶材预沉积5min左右,然后开始沉积,沉积时间在50min~250min,样品台转动速度为30~60r/min,之后样品台自热冷却,即可得到制备完成的带有吸气剂的探测器窗口。

在使用时,首先将探测器经过200~300℃激活45~90min后,即可大量吸收多数的活性气体。

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