专利名称：一种红外-太赫兹双波段阵列探测器微桥结构及其制备方法
技术领域：
本发明涉及红外与太赫兹探测与成像技术领域，具体涉及一种用于红外-太赫兹双波段阵列探测器的微桥结构及其制备方法。
背景技术：
红外探测技术作为对人类感官的补充和扩展，在民用和军用方面得到了广泛的应用。目前比较成熟的光子探测器已经应用到了通信、医学、军事等领域，但因为其工作时必须制冷，造成整个系统庞大，结构复杂而且成本偏高，从而无法大规模的推广应用。大规模集成电路技术的发展使非制冷红外探测器的研制成为可能。目前非制冷红外焦平面阵列(IRFPA)技术已经成为红外探测技术最主流的方向，这种技术使我们在常温下就能获得具有很高敏感性能的红外探测器。另外，其成本低、体积小、重量轻、功耗小和响应波段宽等很多优点，使其大规模的市场化成为可能。目前非制冷红外焦平面探测器的主流技术为热敏电阻式微测热辐射计。要实现室温下的红外探测，探测结构的设计是非制冷红外焦平面器件的关键。微桥结构是一种典型的探测结构。采用光刻方法在牺牲层上制作出支撑层和敏感层图案而最后去除牺牲层的方法，可以形成一个独立式的热绝缘微桥结构。微桥由桥墩、桥腿和桥面组成，制作在带有读出电路的衬底上，桥墩支撑起桥腿和桥面，使桥腿和桥面悬空，红外吸收层与热敏薄膜淀积在桥面上。在器件工作时，采用锗制作的透镜来收集和聚焦红外辐射到位于光学系统焦平面上的敏感元件阵列上，目标红外辐射的变化被桥面上的红外探测薄膜探测到，反映到热敏薄膜温度和电阻的变化，通过制作在微桥中的电学通道将这一变化传递到衬底读出电路，还原成图像信息，实现对目标信号的探测。为了充分利用物体的红外辐射，通常在牺牲层底部增加一层反射结构以提高敏感层对红外辐射的吸收，通常认为敏感层与反射层距离为入射红外光线波长的1/4时形成的微腔吸收效果最好。根据使用的热敏电阻材料的不同，非制冷红外焦平面探测器可以分为氧化钒(VOx)探测器和非晶硅探测器两种。氧化钒技术由美国的Honeywell公司在90年代初研发成功，目前其专利授权BAE、L-3/IR、FLIR-1NDIGO、DRS、NEC、以及SCD等几家公司生产。非晶硅技术主要由法国的CEA/LETI/LIR实验室在九十年代末研发成功，目前主要由法国的S0FRADIR和ULIS公司生产。氧化钒对室温电阻温度变化很敏感，可得到较大的电阻温度系数(TCR，一般为-2%/f - 3%/K)，电阻值可控制在几千欧至几万欧，Ι/f噪声较低，同时薄膜沉积技术成熟，是目前非致冷红外焦平面探测器首选的热敏电阻材料。Raytheon、BAE、DRS、Indigo、NEC以及SCD等公司都能生产160 X 120 640 X 480阵列的氧化钒非致冷红外焦平面探测器，其噪声等效温差(NETD)为2(Tl00mK。目前，BAE和DRS公司都正在研究1024X 1024阵列、像元尺寸15 μ m、NETD为50mK的大规模氧化钒非致冷红外焦平面探测器。太赫兹(Terahertz, THz)波指频率介于0.1 IOTHz (波长3mnT30 m)的电磁福射，其电磁波谱位于微波和红外波段之间。因此，太赫兹系统兼顾电子学和光学系统的优势。长期以来，由于缺乏有效的太赫兹辐射产生和检测方法，人们对于该波段电磁辐射性质的了解非常有限，以致于该波段被称为电磁波谱中的太赫兹空隙。该波段也是电磁波谱中有待进行全面研究的最后一个频率窗口。与其它波段的电磁波相比，太赫兹电磁波具有如下独特的性质:①瞬态性:太赫兹脉冲的典型脉宽在皮秒量级宽带性:太赫兹脉冲源通常只包含若干个周期的电磁振荡，单个脉冲的频带可以覆盖GHz至几十THz的范围；③相干性:太赫兹时域光谱技术的相干测量技术能够直接测量太赫兹电场的振幅和相位，可以方便地提取样品的折射率、吸收系数低能性:太赫兹光子的能量只有毫电子伏特，不会因为电离而破坏被检测物质，从而可以安全地进行生物医学方面的检测和诊断穿透性:太赫兹辐射对于很多非极性绝缘物质，例如硬纸板、塑料、纺织物等包装材料都有很高的穿透特性，可用于对藏匿物体进行探测。太赫兹波的这些特点使其在物体成像、环境监测、医疗诊断、射电天文、宽带移动通讯、尤其是在卫星通讯和军用雷达等方面具有重大的科学价值和广阔的应用前景。近年来由于自由电子激光器和超快激光技术的发展，为太赫兹脉冲的产生提供了稳定、可靠的激发光源，使太赫兹辐射的产生机理、检测技术和应用技术的研究得到蓬勃发展。太赫兹探测器是太赫兹技术应用的关键器件。在太赫兹探测器的开发和应用中，检测太赫兹辐射信号具有举足轻重的意义。传统的非制冷红外焦平面阵列结构，理论上可以用于太赫兹波段的探测与成像。根据1/4波长理论，以辐射频率3THz为例，为充分吸收太赫兹辐射，非制冷红外焦平面阵列的光学谐振器高度应为25 μ m (入射辐射的1/4波长)。但这样的谐振腔高度在器件的制备上难以实现(传统非制冷红外焦平面阵列的谐振腔高度约为1.5^3ym)0若不改变谐振腔高度，其膜系结构对太赫兹辐射的吸收极低，使得信号检测的难度较大。在文献(F.Simoens, etc, “Terahertz imaging with a quantumcascade laser and amorphous-silicon microbolometer array”， Proceedings of SPIE,vol.7485，pp.74850M-1 - 74850M-9，2009)中，将基于非晶硅的非制冷红外焦平面阵列用于太赫兹成像，经过模拟和实验测量，探测单元的太赫兹辐射吸收率仅为0.16^0.17%。因此，目前常用的解决方法是:保持非制冷红外焦平面阵列的谐振腔高度不变，增加一层专门的太赫兹辐射吸收层在膜系结构的顶 层上，以实现太赫兹辐射的探测与成像。Alanff.M.Lee等报道了采用160X120非制冷红外焦平面阵列进行实时、连续太赫兹波成像。敏感材料为位于氮化硅微桥上的氧化钒薄膜。他们提出，为提高信噪比和空间分辨率，需改进焦平面阵列的设计，其中的主要工作是优化太赫兹辐射吸收材料(Alan ff.M.Lee,etc, “Real-time, continuous-wave terahertz imaging by use of a microbolometerfocal-plane array”，Optics Letters, vol.30, pp.2563 - 2565, 2005)。薄的金属或金属复合薄膜可以吸收太赫兹福射，同时厚度低于50nm的膜厚对探测器的热容影响很小，利于高响应速率探测单元的制作，常用作太赫兹微阵列探测器的吸收层。N.0da等采用基于氧化钒热敏薄膜的320 X 240和640X480非制冷红外焦平面阵列进行太赫兹辐射的探测。由于原有膜系结构对太赫兹辐射的吸收率仅为2.6 4%。因此，他们在膜系结构的顶层增加一层具有适当方块电阻的金属薄膜用作太赫兹辐射吸收层，将入射福射频率为3THz时的噪声等效功率降至40pW(N.0da, etc, “Detection of terahertzradiation from quantum cascade laser using vanadium oxide microbolometer focalplane arrays”，Proceedings of SPIE, vol.6940, pp.69402Y-1 - 69402Y-12, 2008)。将金属薄膜用作太赫兹福射吸收层在文献(L.Marchese, etc, “A microbolometer-basedTHz imager”，Proceedings of SPIE, vol.7671，pp.76710Z-1 - 76710Z-8, 2010)中也有报道，通过优化金属吸收层的厚度可将太赫兹辐射吸收最大化。在文献报道中，增加一层金属薄膜用作太赫兹辐射吸收层后，非制冷红外焦平面阵列可以用于太赫兹波段的探测与成像。但在探测单元中，采用双层氧化钒薄膜同时用作红外与太赫兹波段的吸收与敏感层，利用上层氧化钒薄膜的可逆相变实现双波段探测与成像尚未见报道，也没有相关发明专利的申请。
发明内容
本发明所要解决的问题是:如何提供一种用于红外-太赫兹双波段阵列探测器的微桥结构，该微桥结构能实现红外-太赫兹双波段的探测与成像。本发明所提出的技术问题是这样解决的:提供一种用于红外-太赫兹双波段阵列探测器的微桥结构，其特征在于:包括衬底10、驱动电路20、牺牲层30，所述驱动电路设置在衬底10上，该驱动电路20设有电路接口 21 ;所述牺牲层30制备在该带有驱动电路的衬底上，在驱动电路上由下而上依次制备有缓冲层40、支撑层50、顶部电极60，该顶部电极与所述电路接口连接；在该顶部电极和支撑层上由下而上依次制备有下层氧化钒薄膜和上层氧化钒薄膜。在本发明中，所述下层氧化钒薄膜为具有高电阻温度系数的无相变氧化钒薄膜，用作红外与太赫兹波段的敏感层，
在本发明中，所述上层氧化钒薄膜可发生半导体相-金属相的可逆相变，为半导体相时与下层氧化钒薄膜一起用作红外吸收层；为金属相后用作太赫兹辐射吸收层。在本发明中，所述上层氧化钒薄膜的相变温度为2(T60°C，厚度为5 100nm ;所述下层氧化钒薄膜的电阻温度系数为-2%/f - 6%/K，厚度为3(T200nm。在本发明中，所述牺牲层释放后，原牺牲层的位置形成谐振腔，该谐振腔高度为1.5^3 μ m (约红外辐射波长的1/4)，以充分吸收红外波段的目标辐射。在本发明中，所述牺牲层材料为聚酰亚胺、二氧化硅、氧化的多孔硅和磷硅玻璃中的一种。所述支撑层由单层薄膜构成或者由多层薄膜构成，材料为二氧化硅或者氮化硅，支撑层的厚度在0.Γ μπι之间。所述缓冲层材料为金属或者金属合金或者非金属材料；所述顶部电极层材料为铝、钨、钛、钼、镍、铬或者任何一种它们的合金。按照本发明所提供的微桥结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
①在带有驱动电路的衬底上生长牺牲层并图形化，使牺牲层图案边缘的断面形状呈现正梯形形状，露出驱动电路的电路接口 ；
②在已有牺牲层图案的衬底上制备缓冲层图案；
③在步骤②所得的器件上制备支撑层，并用光刻工艺形成支撑层图案，露出电极接
Π ；
④在步骤③所得的器件上制备顶部电极层， 并用光刻工艺形成顶部电极层图案，要求顶部电极层与电极接口电连接；
⑤在已制备顶部电极层的衬底上制备用作敏感层的下层氧化钒薄膜并将其图形化；
⑥制备具有低相变温度的上层氧化钒薄膜并将其图形化；
⑦释放牺牲层，形成微桥结构，然后进行封装形成探测单元。用作敏感层的下层氧化钒薄膜采用磁控溅射法制备；溅射时控制溅射功率为10(T500W，氧分压为0.5% 10%，溅射时间为5 60min，退火温度为20(T60(TC。具有低相变温度的上层氧化钒薄膜采用磁控溅射法制备；制备时掺杂的元素为钛、钥、钨等，掺杂浓度为0.Γ10% ;控制溅射功率为5(T300W，氧分压为0.5°/Γ8%，溅射时间为2 30min，退火温度为20(T600°C。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
本发明采用双层氧化钒薄膜同时用作红外与太赫兹波段的吸收与敏感层，利用上层氧化钒薄膜的可逆相变实现双波段探测与成像，并且制备工艺简单合理。
图1中a h为本发明的微桥结构的简易制备流程，其中图l_a为已具有底部驱动电路的衬底，图l_b为制备好牺牲层图形的衬底，图Ι-c为制备出缓冲层图形的衬底，图1-d为制备好支撑层图形的衬底，图l_e为制备好顶部电极层图形的衬底，Ι-f为制备好下层氧化钒薄膜图形的衬底，ι-g为制备好上层氧化钒薄膜图形的衬底，ι-h为释放掉牺牲层后的器件结构剖面示意 图2为本发明的实施 例2中下层氧化钒薄膜的电阻随温度的变化曲线；
图3为本发明的实施例2中上层氧化钒薄膜的电阻随温度的变化曲线；
附图标记:10为衬底、20为驱动电路、21为电路接口、30为牺牲层、40为缓冲层、50为支撑层、60为顶部电极层、70为下层氧化钒薄膜、80为上层氧化钒薄膜。
具体实施例方式下面结合附图以及实施例对本发明作进一步描述:
本发明提供一种用于红外-太赫兹双波段阵列探测器的微桥结构，其特征在于:包括衬底10、驱动电路20、牺牲层30，所述驱动电路设置在衬底10上，该驱动电路20设有电路接口 21 ;所述牺牲层30制备在该带有驱动电路的衬底上，在驱动电路上由下而上依次制备有缓冲层40、支撑层50、顶部电极60，该顶部电极与所述电路接口连接；在该顶部电极和支撑层上由下而上依次制备有下层氧化钒薄膜和上层氧化钒薄膜。本发明所述的微桥结构的制备流程包括:在带有驱动电路20的衬底10上进行牺牲层30的制备，并用光刻工艺形成牺牲层图案，所形成的牺牲层图案要露出底部电路接口21 ;制备缓冲层40图案；制备支撑层50，并用光刻工艺形成支撑层图案，露出电极接口 21 ；制备顶部电极层60，并用光刻工艺形成顶部金属电极图案，要求顶部电极与电极接口 21相连；制备用作敏感层的下层氧化钒薄膜70并将其图形化；制备用作吸收层的上层氧化钒薄膜80并将其图形化；在释放牺牲层后，形成红外与太赫兹辐射探测单元。微桥结构中，谐振腔高度为1.5^3 μ m (约红外辐射波长的1/4)，以充分吸收红外波段的目标辐射；所述牺牲层材料为聚酰亚胺、二氧化硅、氧化的多孔硅、磷硅玻璃等，牺牲层可以用氧等离子轰击、反应离子刻蚀或者用化学试剂去除。支撑材料要求其具有一定的刚性保证微桥结构的稳定性，具有低的应力保证微桥受热形变较小，同时尽量选择热传导较低的材料来制备桥面，所述支撑层由单层薄膜构成或者由多层薄膜构成，材料为二氧化硅或者氮化硅，支撑层的厚度在0.Γ μπι之间。设置缓冲层的目的是减弱电路接口与顶部电极层之间的高度差，以方便底部电路和顶部金属线的连接，所述缓冲层材料为金属或者金属合金或者非金属材料；所述顶部电极层材料为铝、钨、钛、钼、镍、铬或者任何一种它们的合金。下层氧化钒薄膜为具有高电阻温度系数的无相变氧化钒薄膜，用作红外与太赫兹波段的敏感层，采用磁控溅射法制备。溅射时控制溅射功率为10(T500W，氧分压为
0.5°/Γ Ο%，溅射时间为5飞Omin，退火温度为20(T60(TC。制备的氧化钒薄膜的电阻温度系数为-2%/K -6%/Κ,厚度为30 200nm。上层氧化钒薄膜具有低相变温度，可发生半导体相-金属相的可逆相变，半导体相时与下层氧化钒薄膜一起用作红外吸收层，相变为金属相后用作太赫兹辐射吸收层。通过外加热量、偏压等方法激发上层氧化钒薄膜的可逆相变，调节其金属相的电导率、折射率等光电参数，可实现对太赫兹辐射吸收的最大化。所述上层氧化钒薄膜采用磁控溅射法制备。低相变温度通过掺杂获得。制 备时掺杂的元素为钛、钥、鹤等，掺杂浓度为ο.Γιο%ο控制溅射功率为5(T300W，氧分压为0.5% 8%，溅射时间为2 30min，退火温度为20(T600°C。制备的氧化钒薄膜的相变温度为2(T60°C，厚度为5 100nm。以下通过实施例对本发明做进一步说明:
实施例1
一种用于红外-太赫兹双波段阵列探测器的微桥结构，其制备流程如图1所示。该微桥结构在已经制备好底部驱动电路20的衬底10上展开，驱动电路20已经留出电路接口 21，如图1 一 a所示。清洗衬底表面，去除表面沾污，并对衬底进行200°C下烘烤，以除去表面的水汽，增强粘接性能。用自动涂胶轨道进行光敏聚酰亚胺(牺牲层)的涂覆，通过转速进行调节聚酰亚胺薄膜的厚度，对涂覆的光敏聚酰亚胺进行120°C下的烘烤以除去部分胶内的溶剂，利于曝光线条的整齐。采用NIKON光刻机对光敏聚酰亚胺进行曝光过程，经过曝光的衬底送到自动显影轨道进行胶的显影，显影液为标准的正胶显影液TMAH。显影后的光敏聚酰亚胺图形呈现出桥墩孔图案，如图1 一 b所示。随后将聚酰亚胺薄膜放置在用惰性气体保护的退火烘箱中进行亚胺化处理，亚胺化温度设置为阶段上升，最高温度在250°(T400°C，恒温时间为3(Tl20min，亚胺化后的聚酰亚胺厚度在1.5 3 μ m范围内。采用AZ5214光刻胶进行金属铝缓冲层图形的制备。首先将AZ5214光刻胶旋转涂覆在衬底表面，然后进行掩膜曝光，曝光完成后用热板烘烤(110°c，1.5min)让曝光部分的胶发生变化，继而进行泛曝光进程，然后显影得到需要剥离的图案。采用磁控溅射法制备金属铝薄膜，铝薄膜的厚度在0.3^1.5 μ m范围内。然后用丙酮溶液在超声条件下进行光刻胶的剥离。剥离后在片面留下如图1一 c所示的铝缓冲层图形。采用PECVD设备及混频溅射技术制作低应力的氮化硅支撑层，制备氮化硅层的厚度范围在0.2 1μπι范围内。然后对该层薄膜进行光刻和刻蚀，刻蚀出支撑桥面的图形。该层氮化硅在桥墩处的图形部分覆盖铝缓冲层图案，如图1 一 d所示。
采用AZ5214光刻胶进行NiCr顶部电极图形的制备。首先将AZ5214光刻胶旋转涂覆在制备完衬底支撑层的衬底表面，然后进行掩膜曝光，曝光完成后在用热板烘烤(110°c，
1.5min)让曝光部分的胶发生变化，继而进行泛曝光进程，然后显影得到需要剥离的图案。采用磁控溅射法制备NiCr薄膜，NiCr薄膜的厚度在0.05、.3 μ m范围内。然后用丙酮溶液在超声条件下进行光刻胶的剥离。剥离后在片面留下如图1 一 e所示的NiCr电极图形。该图形与底层电路接口相连。在制备好电极引线以后，再用溅射设备制备下层氧化钒薄膜用作红外与太赫兹波段的敏感层。溅射时控制溅射功率为10(T500W，氧分压为0.5°/Γ Ο%，溅射时间为5飞Omin，退火温度为20(T600°C。制备的氧化钒薄膜的电阻温度系数为-2%/ Γ-6%/Κ，厚度为3(T200nm。然后对该层氧化钒薄膜进行光刻和刻蚀，刻蚀出如图1 一 f所示的下层氧化钒薄膜图形。在制备好下层氧化钒薄膜以后，再用溅射设备制备上层氧化钒薄膜用作红外与太赫兹波段的吸收层。通过掺杂获得低相变温度，掺杂的元素为钛、钥、钨等，掺杂浓度为
0.1 10%。控制溅射功率为5(T300W，氧分压为0.5% 8%，溅射时间为2 30min，退火温度为20(T600°C。制备的氧化钒薄膜的相变温度为2(T60°C，厚度为5 lOOnm。然后对该层氧化钒薄膜进行光刻和刻蚀，刻蚀出如图1 一 g所示的上层氧化钒薄膜图形。用氧气等离子体轰击做完双层氧化钒薄膜图案的器件，将已经亚胺化的光敏聚酰亚胺(牺牲层)去除，形成具有氮化硅桥面支撑结构的红外与太赫兹辐射探测单元，该探测单元的剖面示意图如图1 一 h所示。实施例2
双层氧化钒薄膜，其中 下层氧化钒薄膜为具有高电阻温度系数的无相变氧化钒薄膜，用作红外与太赫兹波段的敏感层；上层氧化钒薄膜具有低相变温度，用作红外与太赫兹波段的吸收层。下层氧化钒薄膜采用磁控溅射法制备。溅射时控制溅射功率为450W，氧分压为7%，溅射时间为30min，薄膜厚度约70nm，退火温度为350°C。制备的氧化钒薄膜的电阻随温度的变化曲线如图2所示，薄膜在2(T80°C的电阻温度系数为-3%/lT - 5%/Κ。采用磁控溅射法制备上层氧化钒薄膜。通过掺杂获得低相变温度，掺入的元素为钨，掺杂浓度为4%。溅射时控制溅射功率为150W，氧分压为5%，溅射时间为15min，薄膜厚度约20nm，退火温度为350°C。制备的氧化钒薄膜的电阻随温度的变化曲线如图3所示，薄膜的相变温度为50°C。
权利要求
1.红外-太赫兹双波段阵列探测器微桥结构，其特征在于，包括衬底(10)、驱动电路(20),牺牲层(30)，所述驱动电路设置在衬底(10)上，该驱动电路(20)设有电路接口(21);所述牺牲层(30)制备在该带有驱动电路的衬底上，在驱动电路上由下而上依次制备有缓冲层(40)、支撑层(50)、顶部电极(60)，该顶部电极与所述电路接口连接；在该顶部电极和支撑层上由下而上依次制备有下层氧化钒薄膜和上层氧化钒薄膜。
2.根据权利要求1所述的红外-太赫兹双波段阵列探测器微桥结构，其特征在于，所述下层氧化钒薄膜为具有高电阻温度系数的无相变氧化钒薄膜，作红外与太赫兹波段的敏感层。
3.根据权利要求1所述的红外-太赫兹双波段阵列探测器微桥结构，其特征在于，所述上层氧化钒薄膜可发生半导体相-金属相的可逆相变，为半导体相时与下层氧化钒薄膜一起用作红外吸收层；为金属相后作太赫兹辐射吸收层。
4.根据权利要求1至3任一所述的红外-太赫兹双波段阵列探测器微桥结构，其特征在于，所述上层氧化钒薄膜的相变温度为20-60°C，厚度为5 100nm ;所述下层氧化钒薄膜的电阻温度系数为-2%/lT - 6%/Κ，厚度为30-200nm。
5.根据权利要求1所述的红外-太赫兹双波段阵列探测器微桥结构，其特征在于，所述牺牲层释放后，原牺牲层的位置形成谐振腔，该谐振腔高度为1.5^3 μ m ;所述牺牲层材料为聚酰亚胺、二氧化硅、氧化的多孔硅和磷硅玻璃中的一种。
6.根据权利要求1所述的红外-太赫兹双波段阵列探测器微桥结构，其特征在于，所述支撑层由单层薄膜构成或者由多层薄膜构成，材料为二氧化硅或者氮化硅，支撑层的厚度在0.f Ιμ 之间。
7.根据权利要求1所述的红外-太赫兹双波段阵列探测器微桥结构，其特征在于，所述缓冲层材料为金属或者金属合金或者非金属材料；所述顶部电极层材料为铝、钨、钛、钼、镍、铬或者任何一种它们的合金。
8.根据权利要求1所述的红外-太赫兹双波段阵列探测器微桥结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: ①在带有驱动电路的衬底上生长牺牲层并图形化，使牺牲层图案边缘的断面形状呈现正梯形形状，露出驱动电路的电路接口 ； ②在已有牺牲层图案的衬底上制备缓冲层图案； ③在步骤②所得的器件上制备支撑层，并用光刻工艺形成支撑层图案，露出电极接Π ； ④在步骤③所得的器件上制备顶部电极层，并用光刻工艺形成顶部电极层图案，要求顶部电极层与电极接口电连接； ⑤在已制备顶部电极层的衬底上制备用作敏感层的下层氧化钒薄膜并将其图形化； ⑥制备具有低相变温度的上层氧化钒薄膜并将其图形化； ⑦释放牺牲层，形成微桥结构，然后进行封装形成探测单元。
9.根据权利要求8所述的红外-太赫兹双波段阵列探测器微桥结构的制备方法，其特征在于，用作敏感层的下层氧化钒薄膜采用磁控溅射法制备；溅射时控制溅射功率为10(T500W，氧分压为0.5% 10%，溅射时间为5 60min，退火温度为200-600℃。
10.根据权利要求8所述的红外-太赫兹双波段阵列探测器微桥结构的制备方法，其特征在于，具有低相变温度的上层氧化钒薄膜采用磁控溅射法制备；制备时掺杂的元素为钛、钥、钨等，掺杂浓度为0.Γ10% ;控制溅射功率为5(T300W，氧分压为0.5°/Γ8%，溅射时间为2 30min，退火温度为 20(T600°C。
全文摘要
本发明公开了一种红外-太赫兹双波段阵列探测器微桥结构及其制备方法，用于红外与太赫兹波段的探测与成像。所述微桥结构的顶层为双层氧化钒薄膜，下层氧化钒薄膜为具有高电阻温度系数(TCR)的无相变氧化钒薄膜，用作红外与太赫兹波段的敏感层，上层氧化钒薄膜具有较低的相变温度，可发生半导体相-金属相的可逆相变，半导体相时与下层氧化钒薄膜一起用作红外吸收层，相变为金属相后用作太赫兹辐射吸收层。利用微桥结构的谐振可充分吸收红外辐射，调节金属相氧化钒薄膜的电导率、折射率等光电参数，又可实现对太赫兹辐射吸收的最大化。该微桥结构能够实现双波段探测与成像，制备工艺简单，与MEMS工艺兼容，具有广阔的应用前景。
文档编号B81B3/00GK103193190SQ20131012492
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月11日 优先权日2013年4月11日
发明者苟君, 蒋亚东, 张化福, 王军, 黎威志 申请人:电子科技大学