[發明專利]一種低溫緩沖層技術制備柔性氧化釩復合薄膜的方法

有效

• 申請號: 201811549404.0
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109666909B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 魯遠甫;李銳;李光元;楊春雷;魏廣路;佘榮斌
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/02;C23C14/08;C23C14/56;C23C14/58
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

一種低溫緩沖層技術制備柔性氧化釩復合薄膜的方法。一種氧化釩復合薄膜的制備方法，包括，步驟一，在襯底上形成耐高溫柔性材料薄膜，以形成基片；步驟二，在所述基片上的所述柔性材料薄膜上形成氧化釩緩沖層；步驟三，對形成有所述氧化釩緩沖層的基片進行退火；步驟四，在所述氧化釩緩沖層上再次形成氧化釩薄膜。上述方法制備過程簡單，且容易控制，通過該制備方法所獲得的復合柔性薄膜表面均勻、結構致密、成膜質量好、結晶良好、與聚酰亞胺結合緊密且不易脫落，為柔性氧化釩器件，例如氧化釩太赫茲探測器的制備奠定了基礎。

技術領域

本發明涉及一種微電子半導體技術薄膜的制備方法，特別是一種使用了低溫緩沖層技術的制備柔性氧化釩太赫茲探測器熱敏薄膜材料的制備方法。

背景技術

太赫茲波是指頻率在0.1～10THz(1THz＝10¹²Hz)范圍內的電磁波，對應波長范圍為3mm～30μm，位于毫米波與紅外波之間。太赫茲波探測技術在爆炸物及生化探測、軍用通信、戰略導彈、航空航天飛行器等無損探測、隱藏武器檢查、戰地醫療等軍用技術方面，以及在機場或重要場合的安全檢查、醫學人體成像、環境監測、植物結構研究、地質勘查、考古及文物鑒定等民用技術方面都具有重大的科學價值。

在太赫茲波的開發和利用當中，太赫茲信號的檢測至關重要。由于太赫茲輻射光子能量只有毫電子伏特(0.414～41.4meV)，與分子的低頻振動和轉動能量相當，所以，環境或器件的微小噪音往往就會掩蓋住太赫茲微弱的檢測信號。為此，傳統的太赫茲探測器需要深低溫工作環境(液氦溫度以下)、高度靈敏的超導檢測材料(如NbN類材料、釔鋇銅氧(YBaCuO)以及它們的衍生物等)等特殊條件，以提高探測器的信噪比。然而，這些特殊要求導致了傳統的太赫茲探測器存在器件結構復雜、體積龐大、制造難度大、成本高等缺點，同時也限制了相關應用研究的深入開展。所以，研制更加簡易的探測材料和器件結構、減小器件體積、降低制造成本，是太赫茲探測技術發展的一個重要趨勢。

目前報道的相關太赫茲探測器均為在硅基底上制備，器件加工難度較大：根據紅外微測輻射熱計微橋的“λ/4原理”，應用到太赫茲檢測，如若需檢測波長為100μm(3THz)，則微橋諧振腔的高度需達到25μm(注：紅外探測器僅為1～2μm)，而且微橋的制造精度為0.1～1μm。目前的器件材料及加工技術(MEMS)均難以滿足相關要求。

基于柔性基底的VO_x太赫茲探測器，則能夠避開復雜的CMOS工藝，降低制備工藝的難度，減少制造探測器的成本。但目前有關于柔性太赫茲探測器的報道極少，主要是因為要在柔性基底上制備質量好的VO_x熱敏薄膜，需要在高溫(400℃)下生長，而絕大多數的柔性材料不具備耐高溫的性能。

現有技術“一種基于柔性基底的太赫茲調制器膜材料的制備方法”

(CN201310272361.7)公開了一種基于柔性基底聚酰亞胺的VO₂薄膜，此薄膜是在低溫下通過磁控濺射制備金屬V膜，然后在氧氣氛圍內，在250～300℃溫度下，熱處理30～180s獲得VO_x薄膜。由于該薄膜是在低溫下生長，且熱處理溫度較低，不足以生長出質量好VO_x的薄膜，故制得的薄膜晶型較差，主要為非晶組織，表面不致密，性能較差，不適合應用于在柔性太赫茲探測器上。

此外，現有技術還有在聚酰亞胺(PI)上生長的VO_x，但都使用低溫(300℃)濺射沉積，或者使用化學溶液水熱生長。低溫PI基底上生長的VO_x主要呈現非晶態，結晶程度低，性能較差，而基于現有的制備方法在高溫沉積的VO_x呈現島狀生長，表面起伏大，不利于形成穩定的電學性能。

發明內容