[發明專利]一種仿生光讀出非制冷紅外焦平面及其制備方法

在審

• 申請號: 201711221074.8
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN107946406A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 高陽
• 申請（專利權）人: 新鄉市百合光電有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/101
• 代理公司: 新鄉市平原智匯知識產權代理事務所(普通合伙)41139
• 代理人: 林海

1.一種仿生光讀出非制冷紅外焦平面及其制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：用光刻技術在（111）單晶硅片上加工出微米尺度的光柵條紋，其中光柵條紋要平行于{110}晶面，從而使得ICP-Bosch工藝刻蝕后光柵側壁是{110}晶面；

步驟2：采用ICP-Bosch工藝在硅基底上刻蝕出微米尺度的{110}晶面側壁帶納尺度波紋結構的光柵條紋，對刻蝕后的樣品采用APM (SC-1）方法（配方：NH4OH/H2O2 /H2O=1:1:5，溫度為80℃）以去除光刻膠和ICP-Bosch工藝刻蝕后產生的碳氟化合物；

步驟3：樣品表面傾斜一定角度，采用電子束蒸發工藝沉積一層Cr作為濕法腐蝕的掩膜，由于樣品表面傾斜一定角度，使得蒸發運動物質的垂直運動方向和光柵側壁表面面有一定的角度，從而可以使{110}晶面側壁波紋的底部覆蓋一層Cr；

步驟4：利用單晶硅各向異性腐蝕的特點，采用濕法腐蝕工藝，用KOH溶液腐蝕出分層微納結構；

步驟5：用稀硫酸去掉金屬Cr，烘干，制備出硅基仿蝴蝶鱗片分層微納結構；

步驟6：以硅基微納結構為模具，結合單壁碳納米管摻雜PDMS微納成型工藝制備出仿蝴蝶翅膀鱗片的復雜三維微納結構以提高對紅外輻射探測敏感性，即得所述新型仿生非制冷紅外焦平面探測器像元。

2.根據權利要求1所述的一種仿生光讀出非制冷紅外焦平面制備方法，其特征在于，紅外探測原理借鑒生物結構的波長轉換性能，制備出仿生微納結構，當仿生微納結構探測到紅外輻射后，使得這些微納結構的折射率發生變化，引起光譜的變化，這種微納結構可以將光從紅外波段轉換到可見光波段的變化，從而現實非制冷光讀出紅外探測。

3.根據權利要求1所述的一種仿生光讀出非制冷紅外焦平面制備方法，其特征在于，步驟1中，采用光刻技術，要選用（111）單晶硅片做基底，硅基底表面旋涂光刻膠，曝光、顯影，將掩膜板上的微尺度光柵圖形轉移到光刻膠表面，其中光柵條紋要平行于{110}晶面，光柵條紋間隔范圍為50nm-10μm。

4.根據權利要求1所述的一種仿生光讀出非制冷紅外焦平面制備方法，其特征在于，步驟2中，采用ICP-Bosch工藝在硅基底上刻蝕出微米尺度的{110}晶面側壁帶納尺度波紋結構的光柵條紋，深度范圍為100nm-10μm，Bosch工藝原理是刻蝕和保護交替進行，因而會在硅光柵側壁刻蝕出扇形結構，刻蝕功率參數和時間決定了扇形結構的尺寸，該扇形結構的尺寸進一步影響分層微納結構的層厚的重要因素，層厚范圍為50nm-200nm。

5.根據權利要求1所述的一種仿生光讀出非制冷紅外焦平面制備方法，其特征在于，步驟3中要采用電子束蒸發鍍膜工藝，在鍍膜時需要將樣品傾斜一定角度，該角度范圍為10^o~20^o，這個角度決定了扇形結構底部掩膜的覆蓋范圍，從而決定了分層的厚度。

6.根據權利要求1所述的一種仿生光讀出非制冷紅外焦平面制備方法，其特征在于，步驟4中要使用KOH溶液，其質量百分比濃度為40%。

7.根據權利要求1所述的一種仿生光讀出非制冷紅外焦平面制備方法，其特征在于，步驟6中，為提高像元微納結構對紅外輻射的探測能力，需要用單壁碳納米管摻雜的PDMS把步驟5中制備的硅基分層微納結構復制出來。