[發(fā)明專利]一種中紅外探測器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510199477.1
• 申請日: 2015-04-24
• 公開（公告）號: CN104900744B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設計）人: 原子健
• 申請（專利權）人: 原子健
• 主分類號: H01L31/09
• 分類號: H01L31/09;H01L31/032;H01L21/02;H01L31/18
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司41109
• 代理人: 李想

技術領域

本發(fā)明屬于光電子探測器技術領域，具體涉及一種中紅外探測器及其制備方法。

背景技術

紅外光電探測器是一種接收光信號并使之轉換為電信號的一種設備，紅外探測器根據其敏感面是否需要制冷分為制冷性紅外探測器和非制冷紅外探測器。前者主要用于高端軍事領域，而后者由于省去了制冷裝置，且具備體積小、功耗低、環(huán)境適應性強、壽命長等優(yōu)點而更廣泛的應用。

????20世紀30年代以來，在1-3um及3-5um光譜范圍內的非制冷光電探測器依然以低成本的硫化鉛和硒化鉛為主（中紅外光譜范圍內，鉛鹽探測器靈敏度、可靠性優(yōu)于碲化鎘探測器、銻砷銦探測器）。根據鉛鹽半導體的內光電效應制備出的本征光電導探測器廣泛應用于測溫、探測、制導、預警、天文觀測領域。

???化學浴沉積法制備鉛鹽半導體薄膜是化學成膜的一種傳統技術應用，通常采用硫脲或硒脲與鉛鹽通過在堿性環(huán)境下化學沉積而生成（司俊杰，制備紅外探測器光敏薄膜的方法，中國，CN?101170149A??2008-4-30；陳鳳金等化學浴沉積PbSe多晶薄膜及其光電性能初探[J].紅外技術.2009），利用這一方法制備的鉛鹽薄膜擁有相對較好的光電性能，在紅外探測領域應用廣泛。

????目前國內對于鉛鹽探測器的性能報道甚少，大多仍停留在研發(fā)階段。而依照國外近三十年的發(fā)展來看，主要有兩種制備方式，一種就是如上所述的傳統低成本的化學浴法（Infrared?detectors,?1984,?Vol.443,?Pages?60-94,San?Diego,?California），經過多年的發(fā)展，目前諸如美國Calsensors等公司可以將此類鉛鹽探測器的探測率提高到室溫下1×10¹⁰cm·Hz^1/2/W以上；另外一種就是西班牙詹姆馬丁等（Semicond.?Sci.?Technol.?11(1996)?1740-1744）用熱蒸發(fā)的方法制備的鉛鹽探測器，其探測率只有1×10⁹cm·Hz^1/2/W。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種中紅外探測器及其制備方法，本發(fā)明制備方法得到的紅外探測器在提升了響應率、信噪比的同時又降低了制作成本。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

????本發(fā)明提供一種中紅外探測器，包括襯底、鉛鹽薄膜和鈍化層，所述鉛鹽薄膜由如下原料制成：硒代硫酸鈉溶液、醋酸鉛溶液、氫氧化鉀水溶液和可溶性淀粉溶液；其中，硒代硫酸鈉溶液、醋酸鉛溶液、氫氧化鉀水溶液和可溶性淀粉溶液的質量體積百分比濃度之比為1：（0.8～3.5）：（0.5～25）：（0.0001～0.001）；硒代硫酸鈉溶液、醋酸鉛溶液、氫氧化鉀水溶液和可溶性淀粉溶液的體積比為1：（0.5～2.0）：（0.5～4）：（0.01～0.1）。

??所述硒代硫酸鈉溶液的質量體積百分比濃度為2～200g/L。

??所述襯底為熔融石英、普通玻璃、超白玻璃、氟化鈣或表面氧化的硅片。

??所述的中紅外探測器的制備方法，由如下步驟組成：

???（1）襯底的清洗：按照標準清洗工藝清洗襯底，高純氮氣吹干后干燥儲存；

???（2）沉積溶液的配置：于攪拌速度300～500rpm攪拌下，按照上述配方將醋酸鉛溶液投入氫氧化鉀水溶液中，攪拌至反應完全，以9～12mL/min的滴加速度依次滴加硒代硫酸鈉溶液和可溶性淀粉溶液，攪拌均勻后得到無色透明的沉積溶液；

???（3）鉛鹽薄膜基片的制備：首先將步驟（2）得到的沉積溶液移入沉積容器中，沉積容器置于溫度為50～100℃水浴中，接著將步驟（1）得到的襯底懸掛在沉積溶液的中部，于攪拌速度為30～50rpm下攪拌沉積2.5～3h得到鉛鹽薄膜基片；

???（4）退火處理：將步驟（3）得到的鉛鹽薄膜基片置于退火爐中于溫度為300～500℃下退火處理30～90min；

???（5）鈍化保護：將步驟（4）退火后的鉛鹽薄膜基片進行鍍膜處理；

???（6）將步驟（5）鈍化保護后的鉛鹽薄膜基片進行切割、封裝得到產品。

????步驟（5）中鍍膜選用的試劑為硫化鋅、二氧化硅或氟化鈣。

????步驟（5）中鍍膜選用鍍膜機為熱蒸發(fā)、磁控濺射或電子束蒸發(fā)。

步驟（6）封裝采用標準TO系列封裝工藝。