[發明專利]一種金屬摻雜非晶碳薄膜材料、其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201910050752.1
• 申請日: 2019-01-20
• 公開（公告）號: CN111455331B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 張棟;汪愛英;郭鵬;柯培玲;孫麗麗
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/06;C23C14/02;G01J5/20
• 代理公司: 寧波元為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 33291
• 代理人: 單英

1.一種能夠同時作為紅外熱敏材料與紅外吸收材料的金屬摻雜非晶碳薄膜材料，其特征是：在非晶碳結構中摻雜金屬元素形成；

所述非晶碳由石墨相sp2和金剛石相sp3組成；

所述金屬元素包括鈦、鉻、鎢中的一種或者幾種；

所述金屬元素的質量百分比為7％～15％；

并且，所述金屬元素固溶于非晶碳結構，或者/和以金屬碳化物納米晶鑲嵌于非晶碳結構；

所述金屬摻雜非晶碳薄膜材料的電阻溫度系數為1.5％/K～3.5％/K，電阻率為2～4×10^-3Ω·cm；

所述金屬摻雜非晶碳薄膜材料的厚度為納米級時，對2.5um～25um波長范圍內的紅外光的吸收率為35％～65％。

2.如權利要求1所述的金屬摻雜非晶碳薄膜材料，其特征是：厚度小于或者等于100納米時，對2.5um～25um波長范圍內的紅外光的吸收率為35％～65％。

3.如權利要求1或2所述的金屬摻雜非晶碳薄膜材料作為紅外熱敏材料的應用。

4.如權利要求1或2所述的金屬摻雜非晶碳薄膜材料作為紅外吸收材料的應用。

5.如權利要求1或2所述的金屬摻雜非晶碳薄膜材料同時作為紅外熱敏材料與紅外吸收材料的應用。

6.如權利要求1或2所述的金屬摻雜非晶碳薄膜材料的制備方法，其特征是：采用雙靶復合磁控濺射，靶材分別為石墨靶與金屬靶，將襯底置于真空腔體中進行磁控濺射沉積。

7.如權利要求6所述的金屬摻雜非晶碳薄膜材料的制備方法，其特征是：石墨靶與金屬靶的濺射電流比為3:1～6:1。

8.如權利要求6所述的金屬摻雜非晶碳薄膜材料的制備方法，其特征是：沉積過程中襯底施加脈沖負偏壓-50V～-100V。

9.如權利要求6所述的金屬摻雜非晶碳薄膜材料的制備方法，其特征是：沉積過程中襯底在真空腔體中進行公自轉。

10.一種非制冷型微測輻射熱計紅外焦平面探測器，包括硅襯底以及位于硅襯底上的微橋結構，其特征是：微橋結構表面是權利要求1或2所述的金屬摻雜非晶碳薄膜材料。

11.如權利要求10所述的非制冷型微測輻射熱計紅外焦平面探測器，其特征是：所述的金屬摻雜非晶碳薄膜厚度為30～80nm。

12.如權利要求10所述的非制冷型微測輻射熱計紅外焦平面探測器的制備方法，其特征是：包括以下步驟：

(1)采用MEMS技術在硅襯底表面生長微橋結構；

(2)將步驟(1)得到的具有微橋結構的硅襯底置于真空腔體中，采用雙靶復合磁控濺射，靶材分別為石墨靶與金屬靶，在微橋結構表面進行磁控濺射沉積。

13.如權利要求12所述的金屬摻雜非晶碳薄膜材料的制備方法，其特征是：所述步驟(2)中，首先采用Ar離子輝光刻蝕或Ar離子束刻蝕對微橋結構表面進行清洗，然后在微橋結構表面進行磁控濺射沉積。