可伪装可形变的智能可见光至近红外探测器及其制备方法技术

一种可伪装可形变的智能可见光至近红外探测器，包括：聚合物基底，探测器单元阵列，以及用于连接探测器单元阵列中的探测器单元的石墨烯互联电极；所述探测器的制备方法包括：步骤A：生长外延片；步骤B：用步骤A所生长的外延片制备出台面型探测器单元；步骤C：在步骤B所制备的探测器表面旋涂柔性聚合物材料；步骤D：在步骤C完成后的探测器表面用石墨烯旋涂并图形化，制成石墨烯互联电极；步骤E：在步骤D完成后的探测器表面旋涂未固化的柔性聚合物材料；步骤F：预记忆探测器的聚合物基底的立体形状；以及步骤G：将步骤E完成的探测器粘连在步骤F所完成预记忆的探测器的聚合物基底上，完成所述探测器的制备。

【技术实现步骤摘要】
可伪装可形变的智能可见光至近红外探测器及其制备方法
本公开涉及红外探测与成像领域，尤其涉及一种可伪装可形变的智能可见光至近红外探测器及其制备方法。
技术介绍
任何物体都会随时向外部世界释放红外辐射，但是人眼对红外辐射没有响应，所以我们必须采用专门的仪器来感知和检测红外辐射，而红外探测器就是这个应运而生的仪器。红外探测器能够将人眼不能感知的红外辐射信号转变为其它可以测量的物理量。其在夜视成像，天文观测，工业控制，医疗，通讯等众多领域有着极其广泛的应用。当前的可见光至红外光电探测器主要都是基于半导体光敏材料制备而成，材料和结构都属刚性，不可形变。随着对探测精度、成像范围等性能的要求不断提升，红外探测器在向更密集化、全方位、柔性化的方向发展。尤其是在生态保护、军事国防、航空航天等方面，对全方位探测性能的要求最会显著：对濒危野生动物的跟踪保护、在复杂的战场环境中的自我伪装和潜入侦查、宇宙空间全方位的实时观测等等。虽然传统的红外探测器在借助光学系统可以对远程目标实时跟踪监控，但是一定程度上限制了监控范围，并且不能适应复杂的环境变化。为了实现在保证器件性能的同时，将探测器件功能部分微型化并按照一系列力学结构设计将其固定在柔性基体材料上，这些精妙的设计使得原本刚性的探测器件在无需改变材料本身(即保持其优良的电学性能)的条件下，实现宏观尺度下的柔性，并且在不同的环境刺激下能实时形变，实现良好的隐蔽性和最佳的监控效果。公开内容(一)要解决的技术问题基于上述问题，本公开提供了一种可伪装可形变的智能可见光至近红外探测器及其制备方法，以缓解现有红外探测器实时成像的局限性、工艺制备复杂、形变单一、环境适应能力差等技术问题。(二)技术方案本公开提供一种可伪装可形变的智能可见光至近红外探测器，包括：聚合物基底，形状记忆聚合物制成；探测器单元阵列，由多个探测器单元按阵列排布而成，设置于所述聚合物基底上；以及石墨烯互联电极，石墨烯互联导线制成，用于连接所述探测器单元阵列中的探测器单元。在本公开实施例中，所述形状记忆聚合物包括：聚甲基丙烯酸甲酯或乙烯与醋酸乙烯酯共聚物。在本公开实施例中，所述探测器单元阵列中的探测器单元为台面型，由外延片制备而成，探测器单元包含上、下台面且台面表面分别设置有上、下电极。在本公开实施例中，所述外延片的结构由上到下包括：P接触层和帽层，制成材料包括：InP、InGaAsP或InGaAs；光吸收层，制成材料包括：InGaAs；N接触层，制成材料包括：N型掺杂InP、InGaAsP或InGaAs；牺牲层，制成材料包括：InGaAs或InGaAsP；以及衬底，制成材料包括：InP。在本公开实施例中，所述的探测器单元的上、下电极包括：Au、Ti、Pt、Pd、Cr、Zn或AuGeNi合金的单层电极或它们组合的复合层电极。在本公开实施例中，所述石墨烯互联电极的石墨烯互联导线的形状包括：波浪形线、S形线、分形或自相似图形。在本公开实施例中，所述石墨烯互联电极的石墨烯互联导线为单层，横、纵两个方向走线，实现各个探测器单元的信号输出。在本公开实施例中，所述制备方法包括：步骤A：生长外延片，生长中在外延片衬底与N接触层之间加入与N接触层有高腐蚀选择比的牺牲层；步骤B：用步骤A所生长的外延片制备出台面型探测器单元，并使其沿横、纵方向呈二维阵列排布；步骤C：在步骤B所制备的探测器表面旋涂柔性聚合物材料，并在所述探测器单元之间设置金属互联导线；步骤D：在步骤C完成后的探测器表面用石墨烯旋涂并图形化，形成探测器单元之间的石墨烯互联导线，制成石墨烯互联电极；步骤E：在步骤D完成后的探测器表面旋涂未固化的柔性聚合物材料；步骤F：预记忆探测器的聚合物基底的立体形状；以及步骤G：将步骤E旋涂完柔性聚合物材料的探测器粘连在步骤F所完成预记忆的探测器的聚合物基底上，完成可伪装可形变的智能可见光至近红外探测器的制备。在本公开实施例中，步骤B中将所述探测器单元的上台面刻蚀到N接触层的上表面，下台面刻蚀到牺牲层的下表面。在本公开实施例中，步骤C和步骤E中所旋涂的柔性聚合物材料包括：聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷或生物降解塑料。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开可伪装可形变的智能可见光至近红外探测器及其制备方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：(1)不通过机械控制，并保证成像质量、精度等高性能的前提下实现智能形变并对环境全方位实时监控，具有较强的隐蔽性；(2)可以实现对可见光和近红外两种波段的探测，即在白天和夜间都可以对环境或者目标实时监测；(3)在制备工序上操作简单，探测器的立体形状可以任意设计，具有对复杂环境的超强适应性，有望使探测器实现小型化、便携化、低功耗、隐身化，并为红外成像系统提供更高的成像质量和更多的设计自由度。附图说明图1为本公开实施例可伪装可形变的智能可见光至近红外探测器平面结构示意图。图2为本公开实施例可伪装可形变的智能可见光至近红外探测器中制备探测器单元所用外延片的结构示意图。图3为本公开实施例以千纸鹤形状为例说明可伪装可形变的智能可见光至近红外探测器的工作原理示意图。图4为本公开实施例可伪装可形变的智能可见光至近红外探测器制备方法流程示意图。【附图中本公开实施例主要元件符号说明】1-P接触层和帽层；2-光吸收层；3-N接触层；4-牺牲层；5-衬底；10-聚合物基底；20-探测器单元；30-石墨烯互联电极。具体实施方式本公开提供了一种可伪装可形变的智能可见光至近红外探测器及其制备方法，所述探测器可以实现对可见光和近红外两种波段的探测，可以不通过机械控制，并保证成像质量、精度等高性能的前提下实现智能形变并对环境全方位实时监控，具有较强的隐蔽性；在制备工序上操作简单，探测器的立体形状可以任意设计，具有对复杂环境的超强适应性，有望使探测器实现小型化、便携化、低功耗、隐身化，并为红外成像系统提供更高的成像质量和更多的设计自由度。为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。在本公开实施例中，提供一种可伪装可形变的智能可见光至近红外探测器，图1为所述探测器的平面结构示意图，如图1所示，所述探测器括：聚合物基底10，形状记忆聚合物(ShapMemoryPolymer，简称SMP)制成；探测器单元阵列，由多个探测器单元20按二维阵列排布而成，设置于所述聚合物基底10上；石墨烯互联电极30，沿横、纵方向连接所述探测器单元阵列中的探测器单元20。所述形状记忆聚合物是在一定的外力和刺激下，能够固定临时形状，并在外界刺激下(如：热、电、光、化学感应等)重新恢复到永久形状的聚合物。所述形状记忆聚合物包括：聚甲基丙烯酸甲酯或乙烯与醋酸乙烯酯共聚物。所述探测器单元阵列中的每个探测器单元20由外延片加工制成，图2为所述探测器单元20所用外延片的结构示意图，如图2所示，所述外延片的结构由上到下包括：P接触层和帽层1，制成材料包括：InP、InGaAsP或InGaAs；；光吸收层2，制成材料包括：InGaAs；N接触层3，制成材料包括：N型掺杂InP、InGaAsP或InGaAs；牺牲层4，制成材料包括：InGaAs或InGaAsP；以及衬底5，制成材料包括：InP。利用钝化、光刻、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可伪装可形变的智能可见光至近红外探测器，包括：聚合物基底(10)，形状记忆聚合物制成；探测器单元阵列，由多个探测器单元(20)按阵列排布而成，设置于所述聚合物基底(10)上；以及石墨烯互联电极(30)，石墨烯互联导线制成，用于连接所述探测器单元阵列中的探测器单元(20)。

【技术特征摘要】
1.一种可伪装可形变的智能可见光至近红外探测器，包括：聚合物基底(10)，形状记忆聚合物制成；探测器单元阵列，由多个探测器单元(20)按阵列排布而成，设置于所述聚合物基底(10)上；以及石墨烯互联电极(30)，石墨烯互联导线制成，用于连接所述探测器单元阵列中的探测器单元(20)。2.根据权利要求1所述的可伪装可形变的智能可见光至近红外探测器，所述形状记忆聚合物包括：聚甲基丙烯酸甲酯或乙烯与醋酸乙烯酯共聚物。3.根据权利要求1所述的可伪装可形变的智能可见光至近红外探测器，所述探测器单元阵列中的探测器单元(20)为台面型，由外延片制备而成，探测器单元(20)包含上、下台面且台面表面分别设置有上、下电极。4.根据权利要求3所述的可伪装可形变的智能可见光至近红外探测器，其中所述外延片的结构由上到下包括：P接触层和帽层(1)，制成材料包括：InP、InGaAsP或InGaAs；光吸收层(2)，制成材料包括：InGaAs；N接触层(3)，制成材料包括：N型掺杂InP、InGaAsP或InGaAs；牺牲层(4)，制成材料包括：InGaAs或InGaAsP；以及衬底(5)，制成材料包括：InP。5.根据权利要求3所述的可伪装可形变的智能可见光至近红外探测器，所述的探测器单元(20)的上、下电极包括：Au、Ti、Pt、Pd、Cr、Zn或AuGeNi合金的单层电极或它们组合的复合层电极。6.根据权利要求1所述的可伪装可形变的智能可见光至近红外探测器，所述石墨烯互联电极(30)的石墨烯互联导线的形状包括：波浪形线、S形线、分形或自...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐云，张林奥，吕龙锋，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11