[發明專利]三明治結構的五氧化二釩熱敏薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202110273580.1
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113174596B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 黃立;陸浩;馬占鋒;汪超;方明;蔡光艷;王春水;高健飛;黃晟
• 申請（專利權）人: 武漢高芯科技有限公司
• 主分類號: C23C28/04
• 分類號: C23C28/04;C23C16/34;C23C16/26;C23C14/08;C23C14/34;G01J5/20
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 秦曼妮

本發明提供了一種三明治結構的五氧化二釩熱敏薄膜及其制備方法，該熱敏薄膜包括由下至上依次設置的襯底層、緩沖層以及熱敏層，所述熱敏層包括至少兩層Vsubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;層以及位于每相鄰兩層Vsubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;層之間的載流子濃度提高層。本發明通過載流子濃度提高層提高Vsubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;熱敏薄膜的載流子濃度，顯著地降低Vsubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;熱敏薄膜室溫下的電阻值，有效解決Vsubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;熱敏薄膜在室溫下電阻極大、熱敏性不高的問題，提高Vsubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;熱敏薄膜的熱敏性，使其用作器件時響應率增大；且可以通過調節Vsubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;層以及載流子濃度提高層的厚度比例來調節電阻大小，滿足不同的實際需求；多層膜結構可用CVD與PVD法實現，與硅基半導體工藝兼容，制備方式可控。

技術領域

本發明屬于非制冷紅外探測器領域，具體涉及一種三明治結構的五氧化二釩熱敏薄膜及其制備方法。

背景技術

非制冷紅外探測器的熱敏材料部分主要使用VO_X，即多種釩類氧化物的復合薄膜，工業生產過程大多采用一步法制備氧化釩薄膜，對薄膜的熱敏性能提升存在技術瓶頸。

V₂O₅(五氧化二釩)薄膜可以在較低的溫度下沉積生長，并且本征V₂O₅激活能ΔE在2.24ev左右，根據(ΔE為激活能，k為玻爾茲曼常數，T為溫度)可計算出其TCR在-27％/K左右，熱敏性能好，熱穩定性高，因此V₂O₅是一種性能優異的紅外探測器熱敏元件材料。但是V₂O₅在室溫下電阻極大、熱敏性不高，直接采用V₂O₅作為熱敏層材料會導致熱敏薄膜熱敏性不高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種三明治結構的五氧化二釩熱敏薄膜及其制備方法，旨在用于解決現有的氧化釩熱敏薄膜的熱敏性不高的問題。

本發明是這樣實現的：

一方面，本發明提供一種三明治結構的五氧化二釩熱敏薄膜，包括由下至上依次設置的襯底層、緩沖層以及熱敏層，所述熱敏層包括至少兩層V₂O₅層以及位于每相鄰兩層V₂O₅層之間的載流子濃度提高層。

進一步地，所述載流子濃度提高層的材質為石墨烯復合F離子，厚度為10～50nm。

進一步地，所述載流子濃度提高層的材質為摻雜W⁶⁺的V₂O₃氧化物，厚度為3～23nm。

進一步地，所述載流子濃度提高層的材質為摻雜Ru⁴⁺的V₂O₃氧化物，厚度為3～23nm。

進一步地，所述熱敏層的整體厚度為30～200nm。

進一步地，所述緩沖層采用Si₃N₄緩沖層，厚度為150～300nm。

進一步地，還包括依次設置于載流子濃度提高層上方的紅外增透層以及保護層，所述紅外增透層的材質為Si₃N₄，所述保護層的材質為SiO₂。

另一方面，本發明還提供一種如上所述的三明治結構的五氧化二釩熱敏薄膜的制備方法，包括以下步驟：

采用CVD法在襯底上生長一層緩沖層；