一种太赫兹吸收层的制备装置及制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种太赫兹吸收层的制备装置及制备方法,所述太赫兹吸收层的制备装置包括高压电源?微量进样器?微量注射泵及金属收集板,本发明将高压电源的正极与微量进样器针头的正极相连,负极与金属收集板相连,微量进样器中注入少量以配制好的碳纳米管溶液?微量进样器针头上液滴的大小由微量进样器控制,利用电喷雾原理,微量进样器针头上的碳纳米管溶液在高压电场作用下形成气溶胶均匀沉积在镀好金属电极的太赫兹探测器敏感元上;本发明有益效果为:本发明制作的太赫兹吸收层不仅足够均匀致密,而且附着性非常好,吸收率高,厚度可控,不易老化脱落,很好的满足了太赫兹探测器吸收层的要求。
【专利说明】
一种太赫兹吸收层的制备装置及制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及太赫兹吸收层的制备工艺领域，更具体的说是涉及一种电喷雾制备碳纳米管碳纳米管吸收层的方法。
【背景技术】
[0002]太赫兹探测技术自产生起，首先就受到各国军方的高度重视太赫兹探测器近年来在军事上得到了快速的发展，尤其在航空航天领域得到了广泛的应用在人类生活智能化以及可穿戴式设备的发展上也具有巨大的潜力，对周围环境变化的监测，在机场或重要场合的安全检查医学人体成像环境监测织物结构研究地质勘查考古等民用方面也具有重大的科学价值
对于太赫兹探测器的开发和应用，最重要的条件之一是太赫兹信号的检测然而太赫兹光子能量很低，入射到探测器上的太赫兹辐射是十分微弱的，为了提高器件的响应率就必须增大探测器敏感元对太赫兹辐射的吸收，因此就要求在太赫兹探测器敏感元上做上一层太赫兹吸收层理想的吸收层不仅要对太赫兹辐射具有较高的吸收率以提高探测器的响应率，而且要求吸收层粘附性好，还要有较低的热容较高的热导来获得较快的响应速率这就要求太赫兹吸收层要足够均匀致密且越薄越好。
[0003]目前常用的太赫兹吸收材料有有机黑体黑金和N1-Cr等黑色树脂虽然具有反射率低的优点但是它的薄膜比较厚，热容大，而通常报道的黑金属吸收层对太赫兹辐射虽然具有较高的吸收率，但是其制备工艺复杂且附着性差容易老化脱落比如中国实用新型专利201110332644.7公开了一种核径迹多孔表面制备银黑纳米颗粒的方法该方法制备出的多孔状银黑薄膜吸收层确实对太赫兹有很高的吸收率，但是其工艺很复杂，制备周期很长，成品率较低而且该银黑薄膜易老化脱落;E.Theocharous等人采用激光蒸发法制备了基于碳纳米管的红外吸收层，但是其制备过程较为复杂，且吸收层薄膜附着性很差，且厚度难以控制因此如何在太赫兹探测器敏感元上制得附着性好致密均匀且吸收率高的太赫兹吸收层是亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种太赫兹吸收层的制备装置及制备方法，它利用太赫兹吸收层的制备装置采用电喷雾的方法制备的碳纳米管太赫兹吸收层不仅足够均匀致密，而且附着性非常好，吸收率高，厚度可控，不易老化脱落，很好的满足了太赫兹探测器吸收层的要求
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案:
一种太赫兹吸收层的制备装置，它包括高压电源微量进样器微量注射栗及金属收集板，所述微量进样器安装在微量注射栗上，所述高压电源的正极与微量进样器的针头相连，高压电源的负极与金属收集板相连
一种太赫兹吸收层的制备装置制备太赫兹吸收层的方法，步骤如下:
(I)将配制好的碳纳米管溶液吸入微量进样器中，并将微量进样器安放在微量注射栗中；
(2)接着将微量注射栗用固定装置固定好，并调整好微量进样器的针头与金属收集板的距离；
(3)接着将高压电源正极输出端与微量进样器的针头连上，高压电源负极输出端与金属收集板连上；
(4)然后将待喷涂的敏感元晶片放在金属收集板上；
(5)然后打高压电源的电源开关，调节高压电源的电压使其达到电喷雾所需的电压；
(6)然后打开微量注射栗电源开关，调节微量注射栗的推动力使得输出微量进样器的针头的液滴均匀可控；
(7)最后把已喷好的碳纳米管吸收层的敏感元晶片放入烘箱中烘烤
更进一步的，所述步骤(I)中的微量进样器的容量为10-25ul，碳纳米管溶液的吸入量为4-6ul，所述碳纳米管溶液的质量百分比浓度为5%-10%
更进一步的，所述步骤(2)中的微量进样器的针头与金属收集板的距离为3-5cm更进一步的，所述的步骤(4)中，调整待喷涂敏感元晶片的位置，使得微量进样器的针头的投影在待喷涂敏感元晶片的正中央
更进一步的，所述的步骤(5)中高压电源的电压在5000-20000V，电流在l-20uA更进一步的，所述的步骤(6)液滴从针头流出速度控制为2-3uL/min更进一步的，所述的步骤(7)中烘烤温度为120-150 0C，时间为20-30min与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明太赫兹吸收层的制备装置主要由高压电源微量进样器微量注射栗和金属收集板组成将高压电源的正极与微量进样器针头的正极相连，负极与金属收集板相连，微量进样器中注入少量已经配制好的碳纳米管溶液微量进样器针头上液滴的大小由微量进样器控制，利用电喷雾原理，微量进样器针头上的碳纳米管溶液在高压电场作用下形成气溶胶均匀沉积在镀好金属电极的太赫兹探测器敏感元晶片上此方法相对于点涂和气喷等传统方法，电喷雾过程中雾滴沉积时所受的电场力可加固碳纳米管与敏感元晶片的粘附性，同时被充分细化的雾滴大大增加了碳纳米管吸收层的均匀性，提高了对太赫兹的吸收率本方法制作的太赫兹吸收层对1T-20T太赫兹波段都有很好的吸收，吸收率达到了 80%以上，且对太赫兹频率没有选择性，这很好的满足了太赫兹热探测器的要求。
【附图说明】
[0005]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0006]图1为本发明太赫兹吸收层的制备装置结构示意图。
[0007]图2为本发明制作的太赫兹吸收层对太赫兹波的吸收波谱图(纵坐标表示太赫兹波的吸收率，横坐标表示太赫兹波的频率)。
[0008]图中的标号为:I微量注射栗;2微量注射栗电源开关;3微量注射栗调节液滴流量的旋钮;4微量注射栗液滴流量显示屏;5微量进样器;6微量进样器的针头;7碳纳米管溶液;8高压电源;9高压电源的电源开关；10高压电源电压大小调节旋钮；11高压电源电压和电流显示屏；12高压电源正极输出端；13高压电源负极输出端；14高压电源接地端;15金属收集板;16敏感元晶片；17电喷雾过程中所形成的泰勒锥。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图对本发明作进一步的说明本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
[0010][实施例1]
如图1所示的一种太赫兹吸收层的制备装置及制备方法，所述的太赫兹吸收层的制备装置，它包括高压电源微量进样器微量注射栗及金属收集板，所述微量进样器安装在微量注射栗上，所述高压电源的正极与微量进样器的针头相连，高压电源的负极与金属收集板相连。
[0011]利用太赫兹吸收层的制备装置制备太赫兹吸收层的方法，步骤如下:
(1)将配制好的碳纳米管溶液7吸入微量进样器5中，并将微量进样器5安放在微量注射栗I中，其中微量进样器5的容量为1ul，碳纳米管溶液7的吸入量为4ul，所述碳纳米管溶液7的质量百分浓度为5%;
(2)接着将微量注射栗I用固定装置固定好，并调整好微量进样器5的针头与金属收集板15的距离，使得微量进样器的针头6与金属收集板15的距离为3cm;
(3)接着将高压电源正极输出端12与微量进样器的针头6连上，高压电源负极输出端13与金属收集板15连上；
(4)然后将待喷涂的敏感元晶片16放在金属收集板15上，使得微量进样器的针头6的投影在待喷涂敏感元晶片16的正中央；
(5)然后打高压电源的电源开关9，调节高压电源8的电压使其达到电喷雾所需的电压，高压电源的电压在5000V，电流在IuA;
(6)然后打开微量注射栗电源开关2，调节微量注射栗I的推动力使得输出微量进样器的针头6的液滴均匀可控，控制液滴从针头流出速度控制为2uL/min，可以看到小液滴在电场力作用下飞向衬底；
(7)最后把已喷好的碳纳米管吸收层的敏感元晶片16放入烘箱中烘烤，烘烤温度为120°C，时间为20min。
[0012][实施例2]
如图1所示的一种太赫兹吸收层的制备装置及制备方法，所述的太赫兹吸收层的制备装置，它包括高压电源微量进样器微量注射栗及金属收集板，所述微量进样器安装在微量注射栗上，所述高压电源的正极与微量进样器的针头相连，高压电源的负极与金属收集板相连。
[0013]利用太赫兹吸收层的制备装置制备太赫兹吸收层的方法，步骤如下:
(1)将配制好的碳纳米管溶液7吸入微量进样器5中，并将微量进样器5安放在微量注射栗I中，其中微量进样器5的容量为25ul，碳纳米管溶液7的吸入量为6ul，所述碳纳米管溶液7的质量百分浓度为10%;
(2)接着将微量注射栗I用固定装置固定好，并调整好微量进样器5的针头与金属收集板15的距离，使得微量进样器的针头6与金属收集板15的距离为5cm;
(3)接着将高压电源正极输出端12与微量进样器的针头6连上，高压电源负极输出端13与金属收集板15连上； (4)然后将待喷涂的敏感元晶片16放在金属收集板15上，使得微量进样器的针头6的投影在待喷涂敏感元晶片16的正中央；
(5)然后打高压电源的电源开关9，调节高压电源8的电压使其达到电喷雾所需的电压，高压电源的电压在20000V，电流在20uA;
(6)然后打开微量注射栗电源开关2，调节微量注射栗I的推动力使得输出微量进样器的针头6的液滴均匀可控，控制液滴从针头流出速度控制为3uL/min，可以看到小液滴在电场力作用下飞向衬底；
(7)最后把已喷好的碳纳米管吸收层的敏感元晶片16放入烘箱中烘烤，烘烤温度为1500C，时间为30min。
[0014][实施例3]
如图1所示的一种太赫兹吸收层的制备装置及制备方法，所述的太赫兹吸收层的制备装置，它包括高压电源微量进样器微量注射栗及金属收集板，所述微量进样器安装在微量注射栗上，所述高压电源的正极与微量进样器的针头相连，高压电源的负极与金属收集板相连
利用太赫兹吸收层的制备装置制备太赫兹吸收层的方法，步骤如下:
(1)将配制好的碳纳米管溶液7吸入微量进样器5中，并将微量进样器5安放在微量注射栗I中，其中微量进样器5的容量为17ul，碳纳米管溶液7的吸入量为5ul，所述碳纳米管溶液7的质量百分浓度为7.5%;
(2)接着将微量注射栗I用固定装置固定好，并调整好微量进样器5的针头与金属收集板15的距离，使得微量进样器的针头6与金属收集板15的距离为4cm;
(3)接着将高压电源正极输出端12与微量进样器的针头6连上，高压电源负极输出端13与金属收集板15连上；
(4)然后将待喷涂的敏感元晶片16放在金属收集板15上，使得微量进样器的针头6的投影在待喷涂敏感元晶片16的正中央；
(5)然后打高压电源的电源开关9，调节高压电源8的电压使其达到电喷雾所需的电压，高压电源的电压在12500V，电流在1uA;
(6)然后打开微量注射栗电源开关2，调节微量注射栗I的推动力使得输出微量进样器的针头6的液滴均匀可控，控制液滴从针头流出速度控制为2.5uL/min,可以看到小液滴在电场力作用下飞向衬底；
(7)最后把已喷好的碳纳米管吸收层的敏感元晶片16放入烘箱中烘烤，烘烤温度为135°C，时间为25min
[实施例4]
如图1所示的一种太赫兹吸收层的制备装置及制备方法，所述的太赫兹吸收层的制备装置，它包括高压电源微量进样器微量注射栗及金属收集板，所述微量进样器安装在微量注射栗上，所述高压电源的正极与微量进样器的针头相连，高压电源的负极与金属收集板相连
利用太赫兹吸收层的制备装置制备太赫兹吸收层的方法，步骤如下:
(I)将配制好的碳纳米管溶液7吸入微量进样器5中，并将微量进样器5安放在微量注射栗I中，其中微量进样器5的容量为Ilul，碳纳米管溶液7的吸入量为4.2ul，所述碳纳米管溶液7的质量百分浓度为5.5%;
(2)接着将微量注射栗I用固定装置固定好，并调整好微量进样器5的针头与金属收集板15的距离，使得微量进样器的针头6与金属收集板15的距离为3.1cm;
(3)接着将高压电源正极输出端12与微量进样器的针头6连上，高压电源负极输出端13与金属收集板15连上；
(4)然后将待喷涂的敏感元晶片16放在金属收集板15上，使得微量进样器的针头6的投影在待喷涂敏感元晶片16的正中央；
(5)然后打高压电源的电源开关9，调节高压电源8的电压使其达到电喷雾所需的电压，高压电源的电压在6000V，电流在2uA;
(6)然后打开微量注射栗电源开关2，调节微量注射栗I的推动力使得输出微量进样器的针头6的液滴均匀可控，控制液滴从针头流出速度控制为2.luL/min,可以看到小液滴在电场力作用下飞向衬底；
(7)最后把已喷好的碳纳米管吸收层的敏感元晶片16放入烘箱中烘烤，烘烤温度为122°C，时间为2Imin
[实施例5]
如图1所示的一种太赫兹吸收层的制备装置及制备方法，所述的太赫兹吸收层的制备装置，它包括高压电源微量进样器微量注射栗及金属收集板，所述微量进样器安装在微量注射栗上，所述高压电源的正极与微量进样器的针头相连，高压电源的负极与金属收集板相连
利用太赫兹吸收层的制备装置制备太赫兹吸收层的方法，步骤如下:
(1)将配制好的碳纳米管溶液7吸入微量进样器5中，并将微量进样器5安放在微量注射栗I中，其中微量进样器5的容量为24ul，碳纳米管溶液7的吸入量为5.8ul，所述碳纳米管溶液7的质量百分浓度为9%;
(2)接着将微量注射栗I用固定装置固定好，并调整好微量进样器5的针头与金属收集板15的距离，使得微量进样器的针头6与金属收集板15的距离为4.8cm;
(3)接着将高压电源正极输出端12与微量进样器的针头6连上，高压电源负极输出端13与金属收集板15连上；
(4)然后将待喷涂的敏感元晶片16放在金属收集板15上，使得微量进样器的针头6的投影在待喷涂敏感元晶片16的正中央；
(5)然后打高压电源的电源开关9，调节高压电源8的电压使其达到电喷雾所需的电压，高压电源的电压在19000V，电流在9.5uA;
(6)然后打开微量注射栗电源开关2，调节微量注射栗I的推动力使得输出微量进样器的针头6的液滴均匀可控，控制液滴从针头流出速度控制为2.9uL/min,可以看到小液滴在电场力作用下飞向衬底；
(7)最后把已喷好的碳纳米管吸收层的敏感元晶片16放入烘箱中烘烤，烘烤温度为148°C，时间为29min
如上所述即为本发明的实施例本发明不局限于上述实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种太赫兹吸收层的制备装置，其特征在于:它包括高压电源、微量进样器、微量注射栗及金属收集板，所述微量进样器安装在微量注射栗上，所述高压电源的正极与微量进样器的针头相连，高压电源的负极与金属收集板相连。2.—种利用权利要求1所述的太赫兹吸收层的制备装置制备太赫兹吸收层的方法，其特征在于:步骤如下: (1)将配制好的碳纳米管溶液吸入微量进样器中，并将微量进样器安放在微量注射栗中； (2)接着将微量注射栗用固定装置固定好，并调整好微量进样器的针头与金属收集板的距离； (3)接着将高压电源正极输出端与微量进样器的针头连上，高压电源负极输出端与金属收集板连上； (4)然后将待喷涂的敏感元晶片放在金属收集板上； (5)然后打高压电源的电源开关，调节高压电源的电压使其达到电喷雾所需的电压； (6)然后打开微量注射栗电源开关，调节微量注射栗的推动力使得输出微量进样器的针头的液滴均匀可控； (7)最后把已喷好的碳纳米管吸收层的敏感元晶片放入烘箱中烘烤。3.根据权利要求2所述的一种利用太赫兹吸收层的制备装置制备太赫兹吸收层的方法，其特征在于:所述步骤(I)中的微量进样器的容量为10-25ul，碳纳米管溶液的吸入量为4_6ul，所述碳纳米管溶液的质量百分浓度为5%-10%。4.根据权利要求2所述的一种利用太赫兹吸收层的制备装置制备太赫兹吸收层的方法，其特征在于:所述步骤(2)中的微量进样器的针头与金属收集板的距离为3-5cm。5.根据权利要求2所述的一种利用太赫兹吸收层的制备装置制备太赫兹吸收层的方法，其特征在于:所述的步骤(4)中，调整待喷涂敏感元晶片的位置，使得微量进样器的针头的投影在待喷涂敏感元晶片的正中央。6.根据权利要求2所述的一种利用太赫兹吸收层的制备装置制备太赫兹吸收层的方法，其特征在于:所述的步骤(5)中高压电源的电压为5000-20000V，电流为l-20uA。7.根据权利要求2所述的一种利用太赫兹吸收层的制备装置制备太赫兹吸收层的方法，其特征在于:所述的步骤(6)液滴从针头流出速度控制为2-3uL/min。8.根据权利要求2所述的一种利用太赫兹吸收层的制备装置制备太赫兹吸收层的方法，其特征在于:所述的步骤(7)中烘烤温度为120-150°C，时间为20-30min。
【文档编号】C23C24/04GK105908180SQ201610347374
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】黎威志, 程金宝, 徐智, 牟文超, 王军, 蒋亚东
【申请人】电子科技大学