[發明專利]一種光輻射事件驅動的智能開關及其制備方法

在審

• 申請號: 202111213611.0
• 申請日: 2021-10-19
• 公開（公告）號: CN114014256A
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 賴建軍;徐靈祎;李科;張正輝
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;華中科技大學鄂州工業技術研究院;天津津航技術物理研究所
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00;B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 祝丹晴

本發明公開了一種光輻射事件驅動的智能開關及其制備方法，屬于光傳感技術領域。包括基板、第一懸臂梁、第二懸臂梁、光學吸收板、光學反射板、剛性連接桿、電觸頭、第一電接頭和第二電接頭；第一懸臂梁和第二懸臂梁沿基板橫向平行排列；第一懸臂梁和第二懸臂梁的一端均與基板連接，另一端通過剛性連接桿互相連接；電觸頭固定于剛性連接桿一端的側部；第一電接頭和第二電接頭與電觸頭相對設置。本發明與光電探測器或其他電路聯用時，可以由光輻射事件自動觸發，可以有效減少事件未出現時光電傳感裝置或其他有源裝置待機狀態下的能量消耗，有利于構建超低功耗光電傳感器。

技術領域

本發明屬于光傳感技術領域，更具體地，涉及一種光輻射事件驅動的智能開關及其制備方法。

背景技術

目前的光輻射傳感器對光學目標的輻射探測基本上依賴于有源電子器件進行光輻射信號的采集和處理。為了能夠及時探測有用信號，光輻射傳感器需持續耗電以保持運行，其中絕大部分電力消耗在了處理不相關數據上。這種無論被測光輻射事件或信號是否出現都持續工作的模式，極大地降低了傳感器的壽命，增加了光學傳感器或傳感器網絡的維護成本。特別在野外和無人值守的海島、偏僻的邊境或高山等人力難以達到的地方，存在大量的發生頻次較低的可見光或紅外輻射事件如火焰、人員侵入、車輛進入、珍稀動物出現、火山噴發等。這些場景需要部署大量具有超低待機能耗的光輻射傳感器以便減少更換能源如電池或儲能器的頻次，降低維護成本。

發明內容

針對相關技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種光輻射事件驅動的智能開關及其制備方法，旨在解決光電傳感器或其他有源裝置耗電較高的問題。

為實現上述目的，本發明的一個方面提供了一種光輻射事件驅動的智能開關，包括基板、第一懸臂梁、第二懸臂梁、光學吸收板、光學反射板、剛性連接桿、電觸頭、第一電接頭和第二電接頭；

第一懸臂梁和第二懸臂梁沿基板橫向平行排列；第一懸臂梁和第二懸臂梁的一端均與基板連接，另一端通過剛性連接桿互相連接；電觸頭固定于剛性連接桿一端的側部；第一電接頭和第二電接頭與電觸頭相對設置；

第一懸臂梁包括橫向并排的第一內側臂和第一外側臂，第一外側臂的長度小于第一內側臂，且不與基板接觸；第二懸臂梁包括橫向并排的第二內側臂和第二外側臂，第二外側臂的長度小于第二內側臂，且不與基板接觸；所述第一內側臂和第二內側臂為低熱膨脹系數材料，第一外側臂和第二外側臂為高熱膨脹系數材料；

光學吸收板與第一懸臂梁固定連接，用于對外界光輻射選擇性吸收后轉換成熱量；光學反射板與第二懸臂梁固定連接，用于對外界光輻射進行反射。

進一步地，所述低熱膨脹系數材料為二氧化硅，所述高熱膨脹系數材料為鋁。

進一步地，所述剛性連接桿的材料為二氧化硅。

進一步地，所述光學吸收板和光學反射板為尺寸相同的金屬-介質-金屬(MIM)三層結構，所述光學吸收板的上層金屬為金屬微納結構，所述光學反射板的上層金屬為均勻薄膜。

進一步地，所述光學吸收板的表面包含表面等離子體共振吸收結構。

進一步地，所述電觸頭面對第一電接頭和第二電接頭的一側為彈性結構。

進一步地，所述第一電接頭和第二電接頭分別為基板表面上非連通的兩處金屬導電薄膜。

進一步地，所述第一懸臂梁、第二懸臂梁和剛性連接桿構成U形或Λ形的連接體。

本發明的另一方面提供了一種上述的智能開關的制備方法，包括以下步驟：

利用等離子體增強氣相沉積法(PECVD)在硅襯底表面沉積二氧化硅薄膜，然后利用感應耦合等離子體(ICP)干法刻蝕方法制作二氧化硅條；

采用原子層沉積法或傾斜沉積方法在二氧化硅條頂部和外側壁沉積Al膜；