[發(fā)明專利]一種紅外增強(qiáng)吸收金屬納米材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110026188.7
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112786772A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 明安杰;趙永敏;朱婧;張少勛
• 申請（專利權(quán)）人: 有研工程技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: H01L37/02
• 分類號: H01L37/02;C23C14/18;C23C14/26;C23C14/04;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 中國有色金屬工業(yè)專利中心 11028
• 代理人: 范威

一種紅外增強(qiáng)吸收金屬納米材料及其制備方法，材料包括：鉭酸鋰晶片，鉭酸鋰晶片的下表面自上而下依次設(shè)有Ti/Cr層和Au層，鉭酸鋰晶片的上表面自下而上依次設(shè)有Ti/Cr層以及Al層和金黑層。方法包括：在鉭酸鋰晶片的下表面自上而下依次制備Ti/Cr層和Au層，在鉭酸鋰晶片的上表面自下而上依次制備Ti/Cr層以及Al層；在Al層表面制備一層高分子粘附層；將不銹鋼掩模板置于鉭酸鋰晶片的上方；采用高純金粒為原料，通過惰性氣體氛圍熱蒸鍍的方式，在高分子粘附層的上表面制備金黑層。采用本發(fā)明提升寬譜吸收率、提升襯底粘附性以及實(shí)現(xiàn)圖形化大面積制備，該方法制備工藝簡單，產(chǎn)品可靠性好，適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及紅外傳感器功能材料領(lǐng)域，具體涉及一種紅外增強(qiáng)吸收金屬納米材料及其制備方法。

背景技術(shù)

紅外探測器及模組系統(tǒng)具有重要的軍事和商業(yè)應(yīng)用價值。當(dāng)前紅外探測器已用于許多行業(yè)領(lǐng)域，諸如物聯(lián)網(wǎng)智能硬件、NDIR氣敏傳感器、安防報(bào)警系統(tǒng)、碳硫儀、火焰探測模組等。基于熱釋電、熱電堆原理的非制冷紅外探測器由于具有響應(yīng)時間短、噪聲低、探測波段寬和無需制冷等許多優(yōu)點(diǎn)在紅外探測領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用。

熱釋電紅外探測器的性能主要由探測率、響應(yīng)時間等表征，紅外吸收材料性能優(yōu)劣與探測器性能息息相關(guān)。要在中紅外寬波段范圍內(nèi)獲得較高的探測率，就要求探測器的吸收層對紅外線的吸收率高(即反射率低)；響應(yīng)速度快就要求吸收層的熱容小。因此，在廣譜寬波段范圍內(nèi)具有較高吸收率紅外吸收功能層對于熱釋電探測器性能至關(guān)重要，直接影響響應(yīng)時間、探測率等核心參數(shù)指標(biāo)。

近年來，國內(nèi)外不少科研團(tuán)隊(duì)、公司對紅外增強(qiáng)吸收材料的研究取得了一定的成果，最主要的吸收層材料有以下幾種分類：①納米碳材料，其中納米炭黑具有良好的納米結(jié)構(gòu)和較高的吸收率，但吸收帶寬窄，只能面向常見氣體檢測，并且與襯底粘附性不好，易脫落，此外，高吸收率碳納米管制備流程復(fù)雜，石墨烯轉(zhuǎn)移困難，均與實(shí)際產(chǎn)品開發(fā)不兼容；②超材料，通過設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)對光的完全吸收，但超材料和炭黑有同樣的問題，即吸收帶寬窄，僅可以用作面向常見氣體檢測的紅外探測器的紅外吸收層；③NiCr合金吸收材料，制備過程中的襯底旋轉(zhuǎn)對磁控濺射設(shè)備提出了較高的要求；④多孔金黑吸收材料，采用熱蒸鍍制備的金黑紅外吸收層的吸收率在95％以上，可實(shí)現(xiàn)寬譜探測，同時能夠在高吸收率和低熱容之間達(dá)到最好的折中，但在應(yīng)用中仍然存在問題：金黑薄膜結(jié)構(gòu)較脆，與襯底粘附性差，在實(shí)際應(yīng)用中易脫落，并且與晶圓級圖形化制備的兼容性還有待進(jìn)一步開發(fā)，因此，在一定程度上限制了其應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述已有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種在中紅外波段寬譜范圍的高吸收、粘附性好、可晶圓級圖形化的紅外增強(qiáng)吸收金屬納米材料及其制備方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種紅外增強(qiáng)吸收金屬納米材料，其特征在于，所述材料包括：鉭酸鋰晶片，所述鉭酸鋰晶片的下表面自上而下依次設(shè)有Ti/Cr層(即Ti層或Cr層)和Au層，所述鉭酸鋰晶片的上表面自下而上依次設(shè)有Ti/Cr層以及Al層、高分子粘附層和金黑層。

進(jìn)一步地，所述高分子粘附層為502膠或者AB膠水。

一種上述的紅外增強(qiáng)吸收金屬納米材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)在鉭酸鋰晶片的下表面自上而下依次制備Ti/Cr層和Au層，在鉭酸鋰晶片的上表面自下而上依次制備Ti/Cr層以及Al層；

(2)在Al層表面制備一層高分子粘附層；

(3)將不銹鋼掩模板置于經(jīng)步驟(2)得到的鉭酸鋰晶片的上方；

(4)采用高純金粒為原料，通過惰性氣體氛圍熱蒸鍍的方式，在高分子粘附層的上表面制備金黑層。

進(jìn)一步地，所述步驟(1)采用的制備方法為磁控濺射或熱蒸鍍方法。