一种微测辐射热计制造技术

本实用新型专利技术涉及一种微测辐射热计，包括用于非制冷红外探测器的微测辐射热计微桥结构，包括顶层氮化硅，所述顶层氮化硅向下依次为红外热敏叠层薄膜、氮化硅支撑层，氮化硅支撑层与反射层之间通过支撑桥墩形成谐振腔；所述金属反射层位于硅衬底之上；所述的红外热敏叠层薄膜为热敏电阻材料与石墨烯材料构成的叠层结构，所述红外热敏叠层薄膜包括一至三层石墨烯材料，且石墨烯材料的上下两侧均为热敏电阻材料。该微测辐射热计能够宽波段红外吸收增强，从而提高器件的红外吸收率和探测灵敏度，器件结构简单，兼容MEMS工艺，适合批量生产。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光电探测领域，涉及一种微测辐射热计。
技术介绍
伴随大规模硅集成电路技术的发展，非制冷红外焦平面技术已成为现代红外探测技术的重要研发方向。基于微测辐射热计结构原理的光热型非制冷红外探测是一种性能优良的非制冷红外探测器，因其轻便、结构简单而应用于国防、航天、医学、生产监控等众多领域中的各种传感技术中技术。光热型探测器是基于光热效应的探测器件，是通过红外吸收材料吸收红外线转化为热量，引起热敏电阻的阻值变化，从而将红外信号转换为电信号与否而判定红外辐射是否存在的有力工具，是构成红外系统和热成像系统的核心组成部分。目前，商用市场采用的红外探测器多由衬底结构、支撑结构和桥面结构组成。其中桥面结构中的光吸收材料和热敏材料特性成为制约红外探测效率的关键。目前应用于光热型红外探测器的该微桥面结构中的热敏电阻材料多数集中在氧化钒、非晶硅等材料，通过器件结构的设计实现了不同程度地红外探测。但是，传统的热敏电阻材料通常不具有红外吸收性能较差，需要借助氮化硅等红外吸收材料以及复杂的光学腔体结构；同时，氮化硅材料的红外吸收波段在长波红外(8～12um)，而在中波红外(3～5um)波段的吸收很低，不能实现宽波段红外成像。伴随现代红外探测器探测波长范围和灵敏度要求不断提高，原有的红外吸收材料的吸收选择性和热敏特性的限制，探索基于新材料的红外探测器和MEMS工艺兼容性的提升正逐渐受到重视。
技术实现思路
本技术的目的在于提供基于红外热敏叠层薄膜的微测辐射热计，热敏电阻材料与石墨烯材料构成的叠层结构，结合材料和器件结构的合理优化，用以解决传统微测辐射热计红外吸收波段窄、红外吸收率低的问题。本专利技术的技术方案如下：一种微测辐射热计，包括顶层氮化硅，所述顶层氮化硅向下依次为红外热敏叠层薄膜、氮化硅支撑层，氮化硅支撑层与反射层之间通过支撑桥墩形成谐振腔；所述金属反射层位于硅衬底之上；所述的红外热敏叠层薄膜为热敏电阻材料与石墨烯材料构成的叠层结构，所述红外热敏叠层薄膜包括一至三层石墨烯材料，且石墨烯材料的上下两侧均为热敏电阻材料。作为优选，石墨烯材料选自石墨烯纳米墙或者石墨烯微片堆叠膜中的一种，厚度为10nm～5000nm。作为优选，所述热敏电阻材料为氢化非晶硅(α-Si:H)、非晶锗硅(α-SiGe)或氧化钒(VOx)，厚度为50nm～5000nm。作为优选，所述石墨烯微片的粒径为50nm～5μm。作为优选，所述顶层氮化硅的厚度为50～2000nm。作为优选，所述氮化硅支撑层的厚度为50～2000nm。作为优选，所述金属反射层的金属选自金、银、铝或铜中的一种，厚度为50～500nm。进一步，所述的基于红外热敏叠层薄膜的微测辐射热计，其特征在于可以实现阵列焦平面的器件制备，不仅提高器件的红外吸收率和探测灵敏度，而且可以实现宽波段红外吸收，器件结构简单，有优异的非制冷红外探测性能。附图说明图1一种微测辐射热计截面图，其中1顶层氮化硅、2为红外热敏叠层薄膜、3为氮化硅支撑层、4为支撑桥墩、5为衬底、6为反射层和7为谐振腔；图2实施例1所述的红外热敏叠层薄膜，其中201为热敏电阻材料，202为石墨烯材料；图3实施例2所述的红外热敏叠层薄膜，其中201为热敏电阻材料，202为石墨烯材料；图4实施例3所述的红外热敏叠层薄膜，其中201为热敏电阻材料，202为石墨烯材料；具体实施方式以下对本技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本技术，并非用于限定本技术的范围。实施例1本实施例中，一种微测辐射热计包括顶层氮化硅1、红外热敏叠层薄膜2、氮化硅支撑层3、支撑桥墩4、衬底5、反射层6和谐振腔7；本实施例中，红外热敏叠层薄膜2包括两层热敏电阻材料201和一层石墨烯材料202，且石墨烯材料202的上下两侧均为热敏电阻材料201，形成“热敏电阻材料—石墨烯材料—热敏电阻材料”红外热敏叠层薄膜；本实施例中，石墨烯材料202为石墨烯纳米墙，由化学气相沉积直接生长于热敏电阻材料201上，厚度为10nm；本实施例中，热敏电阻材料为氢化非晶硅(α-Si:H)，厚度为50nm；本实施例中，顶层氮化硅的厚度为50nm；本实施例中，氮化硅支撑层的厚度为50nm；本实施例中，氮化硅支撑层与金属反射层之间通过支撑桥墩形成红外吸收谐振腔，金属反射层位于硅衬底之上；本实施例中，金属反射层的金属薄膜为金，厚度为50nm。本实施例中，基于红外热敏叠层薄膜的微测辐射热计，其特征在于可以实现阵列焦平面的器件制备，不仅提高器件的红外吸收率和探测灵敏度，而且可以实现宽波段红外吸收，器件结构简单，有优异的非制冷红外探测性能。实施例2本实施例中，一种微测辐射热计包括顶层氮化硅1、红外热敏叠层薄膜2、氮化硅支撑层3、支撑桥墩4、衬底5、反射层6和谐振腔7；本实施例中，红外热敏叠层薄膜2包括两层热敏电阻材料201和两层石墨烯材料202，且石墨烯材料202的上下两侧均为热敏电阻材料201，形成“热敏电阻材料—石墨烯材料—热敏电阻材料—石墨烯材料—热敏电阻材料”红外热敏叠层薄膜；本实施例中，石墨烯材料202为石墨烯纳米墙，由化学气相沉积直接生长于热敏电阻材料201上，厚度为100nm；本实施例中，热敏电阻材料为非晶锗硅(α-SiGe)，厚度为100nm；本实施例中，顶层氮化硅的厚度为100nm；本实施例中，氮化硅支撑层的厚度为100nm；本实施例中，氮化硅支撑层与金属反射层之间通过支撑桥墩形成红外吸收谐振腔，金属反射层位于硅衬底之上；本实施例中，金属反射层的金属薄膜为铝，厚度为100nm。本实施例中，基于红外热敏叠层薄膜的微测辐射热计，其特征在于可以实现阵列焦平面的器件制备，不仅提高器件的红外吸收率和探测灵敏度，而且可以实现宽波段红外吸收，器件结构简单，有优异的非制冷红外探测性能。实施例3本实施例中，一种微测辐射热计包括顶层氮化硅1、红外热敏叠层薄膜2、氮化硅支撑层3、支撑桥墩4、衬底5、反射层6和谐振腔7；本实施例中，红外热敏叠层薄膜2包括两层热敏电阻材料201和三层石墨烯202，且石墨烯202的上下两侧均为热敏电阻材料201，形成“热敏电阻材料—石墨烯材料—热敏电阻材料—石墨烯材料—热敏电阻材料—石墨烯材料—热敏电阻材料”红外热敏叠层薄膜；本实施例中，石墨烯202为石墨烯微片堆叠膜，由由石墨烯微片溶液于热敏电阻材料201上成膜制备而成，厚度为500nm，所述石墨烯微片的粒径为500nm。本实施例中，热敏电阻材料为氧化钒(VOx)，厚度为300nm；本实施例中，顶层氮化硅的厚度为200nm；本实施例中，氮化硅支撑层的厚度为200nm；本实施例中，氮化硅支撑层与金属反射层之间通过支撑桥墩形成红外吸收谐振腔，金属反射层位于硅衬底之上；本实施例中，金属反射层的金属薄膜为银，厚度为200nm。本实施例中，基于红外热敏叠层薄膜的微测辐射热计，其特征在于可以实现阵列焦平面的器件制备，不仅提高器件的红外吸收率和探测灵敏度，而且可以实现宽波段红外吸收，器件结构简单，有优异的非制冷红外探测性能。以上所述，仅是本技术的较佳实施例而已，并非对本技术作任何形式上的限制，虽然本技术已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本技术，任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本技术技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微测辐射热计，其特征在于，包括顶层氮化硅，所述顶层氮化硅向下依次为红外热敏叠层薄膜、氮化硅支撑层，氮化硅支撑层与反射层之间通过支撑桥墩形成谐振腔；金属反射层位于硅衬底之上；所述的红外热敏叠层薄膜为热敏电阻材料与石墨烯构成的叠层结构，所述红外热敏叠层薄膜包括一至三层石墨烯材料，且石墨烯材料的上下两侧均为热敏电阻材料。

【技术特征摘要】
1.一种微测辐射热计，其特征在于，包括顶层氮化硅，所述顶层氮化硅向下依次为红外热敏叠层薄膜、氮化硅支撑层，氮化硅支撑层与反射层之间通过支撑桥墩形成谐振腔；金属反射层位于硅衬底之上；所述的红外热敏叠层薄膜为热敏电阻材料与石墨烯构成的叠层结构，所述红外热敏叠层薄膜包括一至三层石墨烯材料，且石墨烯材料的上下两侧均为热敏电阻材料。2.根据权利要求1所述的微测辐射热计，其特征在于所述的石墨烯材料选自石墨烯纳米墙或者石墨烯微片堆叠膜，厚度为10nm～5000nm。3.根据权利要求1或2所述的微测辐射热计，其特征在于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏兴战，杨俊，汤林龙，申钧，周大华，冯双龙，陆仕荣，史浩飞，杜春雷，
申请(专利权)人：中国科学院重庆绿色智能技术研究院，
类型：新型
国别省市：重庆;50