[發明專利]雙模式非制冷紅外探測器熱敏層結構及其制備方法

有效

• 申請號: 202110443599.6
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113380916B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 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: H01L31/09
• 分類號: H01L31/09;H01L31/18;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

本發明提供了一種雙模式非制冷紅外探測器熱敏層結構及其制備方法，該熱敏層結構包括保護層以及位于保護層上方的熱敏薄膜層，所述熱敏薄膜層包括分兩側設置的非晶鍺硅薄膜和VOx薄膜。本發明可以用于雙模式非制冷紅外探測器，在需要NETD低的場景，VOx薄膜投入工作，探測器進入VOx基紅外探測模式；在需要響應率高的場景，非晶鍺硅薄膜投入工作，探測器進入非晶鍺硅基紅外探測模式；需要高質量靜態紅外場景拍攝時，VOx薄膜和非晶鍺硅薄膜同時投入工作，兩種模式共同工作；因此本發明適用于不同的工作場景，應用范圍廣，成本低。

技術領域

本發明屬于非制冷紅外探測器領域，具體涉及一種雙模式非制冷紅外探測器熱敏層結構及其制備方法。

背景技術

非制冷紅外探測器的熱敏材料部分主要使用非晶鍺硅、VO_X等，非晶鍺硅基紅外探測器響應率高、探測率高，歸功于非晶鍺硅層熱敏性能好（即電阻溫度系數大）、熱導率低，但其1/f噪聲較大，所以器件NETD大。VOx基紅外探測器1/f噪聲較小，因此NETD較小，同時VOx的電阻溫度系數（TCR）合適，熱敏性能優異，但響應率明顯低于非晶鍺硅基紅外探測器。為了滿足不同場景的紅外探測需求（例如需要探測器NETD小的場景，需要探測器響應率大的場景），且紅外探測器在不同場景均有優異表現，基于此，我們提出了雙重模式工作的紅外探測器，并給出了其熱敏層結構的設計。

發明內容

本發明的目的在于提供一種雙模式非制冷紅外探測器熱敏層結構及其制備方法，旨在用于解決現有的紅外探測器的熱敏層結構無法滿足紅外探測器不同場景需求的問題。

本發明是這樣實現的：

一方面，本發明提供一種雙模式非制冷紅外探測器熱敏層結構，包括保護層以及位于保護層上方的熱敏薄膜層，所述熱敏薄膜層包括分兩側設置的非晶鍺硅薄膜和VOx薄膜。

進一步地，所述非晶鍺硅薄膜和所述VOx薄膜之間具有間隙。

進一步地，所述VOx薄膜為V₂O₅薄膜。

進一步地，所述VOx薄膜為三明治結構的五氧化二釩熱敏薄膜，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。

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。

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。

另一方面，本發明還提供一種如上任一所述的雙模式非制冷紅外探測器熱敏層結構的制備方法，包括以下步驟：

（1）生長第一層保護層；

（2）采用PVD法在第一層保護層上生長一層VOx薄膜；

（3）采用CVD法在VOx薄膜上沉積第二層保護層；

（4）使用刻蝕機刻蝕部分區域的VOx薄膜以及第二層保護層；

（5）用低壓氣相化學沉積法在刻蝕的部分區域沉積一層非晶鍺硅薄膜；

（6）使用刻蝕機在VOx薄膜以及非晶鍺硅薄膜上刻蝕出設計的圖形。

進一步地，所述步驟（2）具體包括：

首先采用PVD法沉積一層金屬釩薄膜，厚度為30-100nm，制備完成后置于氧氣氛圍中500-600攝氏度退火1-2h。

進一步地，所述步驟（5）具體包括：