一种宽光谱柔性红外探测器阵列及其制作方法技术

本发明专利技术涉及一种宽光谱柔性红外探测器阵列，包括从下往上依次设置的柔性衬底层、支撑硅片层及敏感薄膜层；敏感薄膜层的上、下表面分别有一层金属薄膜作为上、下电极，上、下电极的重叠区域构成有效敏感单元；所述敏感薄膜层由柔性热释电聚合物构成；同时还公开了上述宽光谱柔性红外探测器阵列的制作方法。本发明专利技术结构可柔性变形，可根据需要调整其变形量，从而调整其可视范围，并且敏感薄膜具有很宽的光谱响应范围，探测光谱范围较大，因此基于本阵列的红外探测器具有更高质量、细节更丰富的成像效果。

Wide spectrum flexible infrared detector array and manufacturing method thereof

The invention relates to a wide spectrum of flexible infrared detector array, including from the bottom to the sequentially arranged on the flexible substrate layer, support layer and sensitive silicon thin film layer; sensitive film layer of the upper and lower surfaces are respectively provided with a thin layer of metal as the upper and lower electrodes overlap the upper electrode and the lower electrode to form effective sensitive unit; the sensitive layer is made of flexible thin film pyroelectric polymer; and the preparation method of the wide spectrum of flexible infrared detector array is also disclosed. The structure of the invention can be flexible, can be adjusted according to the deformation, so as to adjust the range of visibility, and the sensitive film has a wide range of spectral response, large detection spectrum, so the infrared detector array based on higher quality, more details of the imaging effect.

【技术实现步骤摘要】
一种宽光谱柔性红外探测器阵列及其制作方法
本专利技术涉及红外探测器，属于微电子机械
，更具体地说，本专利技术涉及一种宽光谱柔性红外探测器阵列及其制作方法。
技术介绍
红外探测器(InfraredDetector)是将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的器件。红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁波，人眼察觉不到。要察觉这种辐射的存在并测量其强弱，必须把它转变成可以察觉和测量的其他物理量。一般说来，红外辐射照射物体所引起的任何效应，只要效果可以测量而且足够灵敏，均可用来度量红外辐射的强弱。现代红外探测器所利用的主要是红外热效应和光电效应。这些效应的输出大都是电量，或者可用适当的方法转变成电量。电子元器件柔性化是未来电子技术发展的一大趋势,特别是对新兴的智能硬件产业，以柔性屏幕、柔性印刷电路板为代表的柔性电子元器件，已经解放了我们对产品形态的想象力，颠覆了现有产品的形态和体验方式。同样，对于红外探测器领域，目前的红外探测器阵列都是基于半导体热敏或光敏材料加工而成，结构刚性，形状固定不变；同时，基于这些材料的可探测光谱范围较小，一般为近红外、中红外范围，而自然界物体所发射的远红外部分辐射白白浪费，如果把这些浪费掉的红外辐射利用起来，则红外热像仪的成像细节更丰富，成像质量将会进一步提高。
技术实现思路
基于以上技术问题，本专利技术提供了一种宽光谱柔性红外探测器阵列，从而解决了以往红外探测器结构固定、无法调整形态和可视范围、探测光谱范围较小的技术问题为解决以上技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种宽光谱柔性红外探测器阵列，包括从下往上依次设置的柔性衬底层、支撑硅片层及敏感薄膜层；其中，敏感薄膜层的上、下表面分别有一层金属薄膜作为上、下电极，上、下电极的重叠区域构成有效敏感单元；所述敏感薄膜层由柔性热释电聚合物构成。优选的，所述柔性热释电聚合物为聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯－三氟乙烯、奇数尼龙、聚氯乙烯或聚丙烯。优选的，所述柔性热释电聚合物掺杂有无机压电陶瓷、无机压电晶体、金属氧化物、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种。优选的，所述敏感薄膜层采用流延铸塑、热压、悬涂或静电喷涂方式成膜。优选的，所述柔性衬底层、支撑硅片层及敏感薄膜层均采用胶接方式连接。优选的，所述金属薄膜为铝薄膜。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术结构可柔性变形，可根据需要调整其变形量，从而调整其可视范围，并且敏感薄膜具有很宽的光谱响应范围，探测光谱范围较大，因此基于本阵列的红外探测器具有更高质量、细节更丰富的成像效果。同时，本专利技术还提供了上述宽光谱柔性红外探测器阵列的制作方法，包括以下步骤：1)将柔性热释电聚合物充分溶解形成溶液，溶液涂覆在抛光基板上并高温烘烤至溶剂完全挥发形成敏感薄膜，敏感薄膜剥离后形成敏感薄膜层；2)敏感薄膜层上、下表面采用磁控溅射方式沉积相同厚度的金属薄膜，形成上、下电极，上、下电极的重叠区域构成有效敏感单元；3)敏感薄膜层开设将下电极引致敏感薄膜层上表面的通孔，通孔内填充金属并图形化；4)选取与敏感薄膜层面积和形状相同的薄硅片，并在薄硅片上制备条形通孔；5)将敏感薄膜层胶接在薄硅片上，以有效敏感单元与条形通孔中心对应设置为准；6)采用各向异性腐蚀方式将薄硅片腐蚀形成分离的支撑柱结构，构成支撑硅片层；7)将支撑硅片层胶接在柔性衬底层上，完成制作。本专利技术的制作方法操作简单，能够分层次的制备各个阵列结构并形成阵列，且敏感薄膜层厚度均匀，上、下电极厚度一定并可控，有效敏感单元与条形通孔中心对应设置还提高了阵列的有效像元。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术敏感薄膜的结构示意图；图3是本专利技术敏感薄膜的正面视图；图4是本专利技术敏感薄膜的背面视图；图5是本专利技术敏感薄膜的通孔示意图；图6是本专利技术薄硅片的结构示意图；图7是本专利技术薄硅片和敏感薄膜的贴合示意图；图8是本专利技术支撑硅片层的结构示意图；图中标记：1、柔性衬底层；2、支撑硅片层；3、敏感薄膜层。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。本专利技术的实施方式包括但不限于下列实施例。如图1所示的一种宽光谱柔性红外探测器阵列，包括从下往上依次设置的柔性衬底层1、支撑硅片层2及敏感薄膜层3；其中，敏感薄膜层3的上、下表面分别有一层金属薄膜作为上、下电极，上、下电极的重叠区域构成有效敏感单元；所述敏感薄膜层3由柔性热释电聚合物构成。本实施例的柔性衬底层1、支撑硅片层2及敏感薄膜层3均可柔性变形，从而可根据需要调整其变形量和可视范围，并且敏感薄膜层3由柔性热释电聚合物构成，从而敏感薄膜层3具有很宽的光谱响应范围和探测光谱范围，从而可以提高红外探测器的成像质量和效果，并且成像细节更加丰富。在本实施例柔性热释电聚合物为PVDF(聚偏氟乙烯)、PVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯)、PVDF-TrFE(聚偏二氟乙烯－三氟乙烯)、奇数尼龙、PVC(聚氯乙烯)或PPP(聚丙烯)中的一种或多种。在本实施例中，所述柔性热释电聚合物掺杂有无机压电陶瓷、无机压电晶体、金属氧化物、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种。无机压电陶瓷如锆钛酸铅、钛酸钡，无机压电晶体如石英、钽酸锂，金属氧化物如氧化钛、氧化锌，碳纳米管，石墨烯，在柔性热释电聚合物中加入后可以进一步提高材料的性能，增大其敏感性和强度，避免变形后造成损坏。本实施例的敏感薄膜层3采用流延铸塑、热压、悬涂或静电喷涂方式成膜。敏感薄膜层3采用上述方式，可以保证其整体厚度均匀，并且可控制厚度大小，制备的薄膜能够满足成像要求。本实施例的柔性衬底层1、支撑硅片层2及敏感薄膜层3均采用胶接方式连接。通过胶接方式便于阵列安装、调试和维护，且对其本身使用不造成影响。本实施例的金属薄膜为铝薄膜。同时，本实施例还提供了一种宽光谱柔性红外探测器阵列的制造方法，包括以下步骤：1)将柔性热释电聚合物充分溶解形成溶液，溶液涂覆在抛光基板上并高温烘烤至溶剂完全挥发形成敏感薄膜，敏感薄膜剥离后形成敏感薄膜层4；2)敏感薄膜层上、下表面采用磁控溅射方式沉积相同厚度的金属薄膜，形成上、下电极，上、下电极的重叠区域构成有效敏感单元；3)敏感薄膜层开设将下电极引致敏感薄膜层上表面的通孔，通孔内填充金属并图形化；制造通孔的目的在于方便后续引出电信号至读出电路；4)选取与敏感薄膜层面积和形状相同的薄硅片，并在薄硅片上制备条形通孔；该薄硅片对敏感薄膜层起到支撑作用；5)将敏感薄膜层胶接在薄硅片上，以有效敏感单元与条形通孔中心对应设置为准；即将敏感薄膜与带条形通孔的薄硅片对位贴合，贴合时使得每一行像元中心与条形通孔中心对准。6)采用各向异性腐蚀方式将薄硅片腐蚀形成分离的支撑柱结构，构成支撑硅片层2；7)将支撑硅片层胶接在柔性衬底层1上，完成制作。为完整本专利技术，下面利用具体实施例并结合具体结构、数据和步骤对本专利技术做详细说明。具体实施例如图1所示，一种宽光谱柔性红外探测器阵列，包括从下往上依次胶接的柔性衬底层、支撑硅片层及敏感薄膜层；其中，敏感薄膜层的上、下表面分别有一层金属铝薄膜作为上、下电极，上、下电极的重叠区域构成有效敏感单元；所述敏感薄膜层由柔性热释电聚合物构成；所述柔性热释电聚合物为聚偏氟乙烯-六氟丙烯；本实施例的宽光谱柔性红外探测器阵列的具体制作方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽光谱柔性红外探测器阵列，其特征在于，包括从下往上依次设置的柔性衬底层、支撑硅片层及敏感薄膜层；其中，敏感薄膜层的上、下表面分别有一层金属薄膜作为上、下电极，上、下电极的重叠区域构成有效敏感单元；所述敏感薄膜层由柔性热释电聚合物构成。

【技术特征摘要】
1.一种宽光谱柔性红外探测器阵列，其特征在于，包括从下往上依次设置的柔性衬底层、支撑硅片层及敏感薄膜层；其中，敏感薄膜层的上、下表面分别有一层金属薄膜作为上、下电极，上、下电极的重叠区域构成有效敏感单元；所述敏感薄膜层由柔性热释电聚合物构成。2.根据权利要求1所述的一种宽光谱柔性红外探测器阵列，其特征在于，所述柔性热释电聚合物为聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯－三氟乙烯、奇数尼龙、聚氯乙烯或聚丙烯。3.根据权利要求1或2所述的一种宽光谱柔性红外探测器阵列，其特征在于，所述柔性热释电聚合物掺杂有无机压电陶瓷、无机压电晶体、金属氧化物、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种宽光谱柔性红外探测器阵列，其特征在于，所述敏感薄膜层采用流延铸塑、热压、悬涂或静电喷涂方式成膜。5.根据权利要求1所述的一种宽光谱柔性红外探测器阵列，其特征在于，所述柔性衬底层...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎威志，李航，陈金华，李方圆，太惠玲，于贺，蒋亚东，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51