[發(fā)明專利]一種寬譜輻射探測(cè)器吸收層的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710872180.6
• 申請(qǐng)日: 2017-09-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109560164B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 冉錚惠;徐德;王霓;丁宇潔;王艷茹;李鳳保
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 綿陽(yáng)瑾源信息技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01L31/18
• 分類號(hào): H01L31/18
• 代理公司: 北京市盈科律師事務(wù)所 11344
• 代理人: 李兆嶺

本發(fā)明公開(kāi)一種寬譜輻射探測(cè)器吸收層的制備方法，屬于太赫茲探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，寬譜輻射探測(cè)器吸收層，從頂層至底層依次為太赫茲主吸收層、電加熱層、電絕緣層、太赫茲反射層。寬譜輻射探測(cè)器吸收層厚度控制在0.2mm～0.5mm之間，太赫茲主吸收層采用2?3種導(dǎo)電高分子材料噴涂，電加熱層采用電加熱涂層阻值穩(wěn)定度高、厚度薄、硬度高、導(dǎo)熱，并能對(duì)太赫茲有一定吸收的材料，電絕緣層用于隔離電加熱層和探測(cè)器熱端面的基底材料，太赫茲反射層噴涂于電絕緣層的另一面。形成的吸收層具有較高硬度薄膜特性，具有導(dǎo)熱率高的特性，有效提高了探測(cè)器的響應(yīng)速度，減小環(huán)境溫度波動(dòng)影響，降低吸收層熱損失，有效保證涂層吸收率的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太赫茲探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及從毫米波波段到太赫茲波段及紅外、可見(jiàn)光波段的高熱傳導(dǎo)性和較高吸收率的材料，尤其是一種寬譜輻射探測(cè)器吸收層的制備方法。

背景技術(shù)

太赫茲輻射是對(duì)一個(gè)特定波段的電磁輻射的統(tǒng)稱，其頻率范圍為0.1THz～10THz，是介于光學(xué)遠(yuǎn)紅外與微波之間的特殊波段，處于電子學(xué)與光學(xué)這兩個(gè)研究領(lǐng)域之間，兼具有光學(xué)與微波的特性。近年來(lái)，得益于超快光電子技術(shù)和低尺度半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，為太赫茲波段提供了合適的光源和探測(cè)手段，太赫茲科學(xué)和技術(shù)得到飛速的發(fā)展，使人們認(rèn)識(shí)到太赫茲在物理、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、材料、天文等眾多領(lǐng)域具有非常重要的學(xué)術(shù)和應(yīng)用價(jià)值，使太赫茲科學(xué)與技術(shù)成為當(dāng)前國(guó)際上最前沿、最熱點(diǎn)的研究領(lǐng)域之一。

盡管人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到太赫茲波段的重要科學(xué)意義，但該波段仍然是有待全面開(kāi)發(fā)和研究的電磁頻率窗口，目前仍有很多制約其發(fā)展與應(yīng)用的因素，太赫茲信號(hào)探測(cè)技術(shù)的缺乏是制約因素之一。這包括探測(cè)靈敏度、帶寬、響應(yīng)時(shí)間、以及探測(cè)器準(zhǔn)確性等問(wèn)題。因此發(fā)展具有響應(yīng)速度快、靈敏度高、分辨力足夠、穩(wěn)定性強(qiáng)的探測(cè)器將極大地推動(dòng)太赫茲技術(shù)的發(fā)展。

制作太赫茲輻射探測(cè)器的關(guān)鍵是尋找在太赫茲波段具有良好吸收率的材料，并研制出低測(cè)量不確定度的測(cè)量設(shè)備。太赫茲探測(cè)器吸收層一般有以下幾點(diǎn)要求：(1)太赫茲波段吸收率高(優(yōu)于85％)；(2)低熱容，高熱導(dǎo)；(3)較高硬度薄膜特性，以保證涂層吸收率的穩(wěn)定性；(4)好的工藝重復(fù)性和工藝穩(wěn)定性。經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)太赫茲吸收材料普遍存在光譜吸收性和熱學(xué)特性要求的矛盾性，目前可選擇的吸收材料主要是顆粒狀高純碳化硅和3M黑漆等，某些有機(jī)材料雖然吸收率較高，但導(dǎo)熱性差，不宜使用。顆粒狀高純碳化硅又以大顆粒狀的吸收率高，這樣整個(gè)涂層較厚，不但不易將吸收的太赫茲輻射產(chǎn)生的熱流傳導(dǎo)到熱探測(cè)器上，而且也容易通過(guò)輻射、傳導(dǎo)、對(duì)流產(chǎn)生較多的熱損失。吸收材料不僅要求有高的吸收率，還要求有低的熱損耗，此外大顆粒狀高純碳化硅的粘合劑也是影響太赫茲吸收和熱傳導(dǎo)的重要因素。因此不能單純追求材料的太赫茲吸收，還要考慮太赫茲吸收后熱損失的大小。

鑒于單表面吸收涂層無(wú)法在寬波段實(shí)現(xiàn)平坦響應(yīng)，而且因干涉影響、反射率隨溫度變化及熱損失影響，單表面實(shí)際吸收率穩(wěn)定性差。根據(jù)腔型寬譜輻射探測(cè)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以通過(guò)探測(cè)器腔體的多次吸收實(shí)現(xiàn)太赫茲的寬光譜吸收；因此單表面吸收層的反射率和熱損失控制在(5-15)％即可，同時(shí)吸收層要具備吸收層熱容低、熱導(dǎo)率高、性能穩(wěn)定的特點(diǎn)。綜上所述，制作腔型寬譜輻射探測(cè)器的關(guān)鍵是制備太赫茲吸收率在85％以上但熱傳導(dǎo)性好而且涂層薄、熱損失低的吸收材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種寬譜輻射探測(cè)器吸收層的制備方法，用于太赫茲輻射探測(cè)器吸收層的制作，能有效提高探測(cè)器的太赫茲吸收率，具有寬譜輻射吸收(從毫米波到太赫茲波以及紅外波段)、高熱導(dǎo)、高靈敏度快響應(yīng)的特點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種寬譜輻射探測(cè)器吸收層，從頂層至底層依次為太赫茲主吸收層、電加熱層、電絕緣層、太赫茲反射層。

太赫茲主吸收層采用2-3種導(dǎo)電高分子材料噴涂，以實(shí)現(xiàn)吸收率的穩(wěn)定可靠和吸收的寬光譜范圍；采用耐高溫、硬度高、可實(shí)現(xiàn)薄涂層的涂層粘合材料，形成含粘結(jié)劑的均勻混合涂層。太赫茲主吸收層實(shí)現(xiàn)太赫茲的電損耗和介電損耗吸收。