本發(fā)明涉及紅外光電探測器應(yīng)用，特別是涉及一種復(fù)合結(jié)構(gòu)紅外光電探測器及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、紅外光電探測器是一種利用紅外輻射進行成像的設(shè)備，具有作用距離遠、抗干擾性好、穿透煙塵霧霾能力強等優(yōu)點，在軍事、通信、遙感和生命科學等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，紅外光電探測器通過接收目標反射或自發(fā)的紅外輻射，并將其轉(zhuǎn)換成電信號，從而實現(xiàn)對目標的探測和成像。

2、紅外熱成像探測應(yīng)用技術(shù)對于電力、航海、自動駕駛、醫(yī)療健康等領(lǐng)域具有重要作用，在非制冷紅外探測領(lǐng)域，傳統(tǒng)的紅外探測器已經(jīng)具備了良好的探測成像功能，并已經(jīng)實現(xiàn)了大規(guī)模的應(yīng)用，但是用于制作探測器的材料屬性決定了探測器在面對太陽強光環(huán)境中，易發(fā)生日灼現(xiàn)象，導致部分像元被破壞，無法正常工作，為特殊環(huán)境中探測器的應(yīng)用帶來了諸多限制，因此，本發(fā)明提出了一種復(fù)合結(jié)構(gòu)紅外光電探測器及其制備方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種復(fù)合結(jié)構(gòu)紅外光電探測器及其制備方法，以解決傳統(tǒng)探測器易發(fā)生日灼現(xiàn)象，導致部分像元被破壞，無法正常工作，為特殊環(huán)境中探測器的應(yīng)用帶來了諸多限制的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、一方面提供一種復(fù)合結(jié)構(gòu)紅外光電探測器，包括n型硅基底，所述n型硅基底的底部設(shè)置有讀出電路，所述n型硅基底的頂部設(shè)置有石墨烯薄膜，所述石墨烯薄膜的頂部蒸鍍有二氧化釩薄膜，所述二氧化釩薄膜的頂部表面濺射有二氧化鈦薄膜，所述二氧化鈦薄膜的頂部表面濺射有氮化硅薄膜，所述氧化硅薄膜的頂部采用封裝技術(shù)制作光學窗口；

4、其中，n型硅基底的頂部設(shè)置有有光學微腔，所述光學微腔的厚度與所述石墨烯薄膜、二氧化釩薄膜和二氧化鈦薄膜的工作區(qū)重合，且對于同一波長的紅外光，通過所述光學微腔的厚度與通過波長的光程相等或相差半波長整數(shù)倍。

5、另一方面配合提供一種復(fù)合結(jié)構(gòu)紅外光電探測器的制備方法：

6、第一種制備方法包括以下步驟：

7、s1、將厚度為500μm且含有讀出電路和光學微腔的n型硅基基片切成0.5×1cm2大小，依次用丙酮、酒精超聲10分鐘，再用去離子水超聲5分鐘，然后用氮氣槍吹干，獲得n型硅基底；

8、s2、利用微波等離子化學氣相沉積技術(shù)在n型硅基底頂部光學微腔內(nèi)部生長石墨烯薄膜，厚度20-100nm；

9、s3、利用磁控濺射鍍膜工藝，以純度為99.99％的vo2靶為材料，在真空度高于3×10-5pa的條件下，在石墨烯薄膜的上表面蒸鍍50-100nm的二氧化釩薄膜；

10、s4、在二氧化釩薄膜層表面濺射二氧化鈦薄膜層50-100nm；同時在二氧化鈦薄膜層上面濺射50-100nm的氮化硅薄膜；

11、s5、利用真空封裝技術(shù)，完成光學窗口與石墨烯薄膜、二氧化釩薄膜和二氧化鈦薄膜的密封連接，完成探測器的制作。

12、第二種制備方法包括以下步驟：

13、s1、將厚度為500μm且含有讀出電路和光學微腔的n型硅基基片切成0.5×1cm2大小，依次用丙酮、酒精超聲10分鐘，再用去離子水超聲5分鐘，然后用氮氣槍吹干，獲得n型硅基底；

14、s2、利用微波等離子化學氣相沉積技術(shù)在n型硅基底頂部光學微腔內(nèi)部生長石墨烯薄膜，厚度80nm；

15、s3、利用磁控濺射鍍膜工藝，以純度為99.99％的vo2靶為材料，在真空度高于3×10-5pa的條件下，在石墨烯薄膜的上表面蒸鍍50-100nm的二氧化釩薄膜；

16、s4、在二氧化釩薄膜層表面濺射二氧化鈦薄膜層50-100nm；同時在二氧化鈦薄膜層上面濺射50-100nm的氮化硅薄膜；

17、s5、利用真空封裝技術(shù)，完成光學窗口與石墨烯薄膜、二氧化釩薄膜和二氧化鈦薄膜的密封連接，完成探測器的制作。

18、第三種制備方法包括以下步驟：

19、s1、將厚度為500μm且含有讀出電路和光學微腔的n型硅基基片切成0.5×1cm2大小，依次用丙酮、酒精超聲10分鐘，再用去離子水超聲5分鐘，然后用氮氣槍吹干，獲得n型硅基底；

20、s2、利用微波等離子化學氣相沉積技術(shù)在n型硅基底頂部光學微腔內(nèi)部生長石墨烯薄膜，厚度20-100nm；

21、s3、利用磁控濺射鍍膜工藝，以純度為99.99％的vo2靶為材料，在真空度高于3×10-5pa的條件下，在石墨烯薄膜的上表面蒸鍍50-100nm的二氧化釩薄膜；

22、s4、在二氧化釩薄膜層表面濺射二氧化鈦薄膜層50-100nm；同時在二氧化鈦薄膜層上面濺射100nm的氮化硅薄膜；

23、s5、利用真空封裝技術(shù)，完成光學窗口與石墨烯薄膜、二氧化釩薄膜和二氧化鈦薄膜的密封連接，完成探測器的制作。

24、第四種制備方法包括以下步驟：

25、s1、將厚度為500μm且含有讀出電路和光學微腔的n型硅基基片切成0.5×1cm2大小，依次用丙酮、酒精超聲10分鐘，再用去離子水超聲5分鐘，然后用氮氣槍吹干，獲得n型硅基底；

26、s2、利用微波等離子化學氣相沉積技術(shù)在n型硅基底頂部光學微腔內(nèi)部生長石墨烯薄膜，厚度20-100nm；

27、s3、利用磁控濺射鍍膜工藝，以純度為99.99％的vo2靶為材料，在真空度高于3×10-5pa的條件下，在石墨烯薄膜的上表面蒸鍍50-100nm的二氧化釩薄膜；

28、s4、在二氧化釩薄膜層表面濺射二氧化鈦薄膜層50-100nm；同時在二氧化鈦薄膜層上面濺射150nm的氮化硅薄膜；

29、s5、利用真空封裝技術(shù)，完成光學窗口與石墨烯薄膜、二氧化釩薄膜和二氧化鈦薄膜的密封連接，完成探測器的制作。

30、第五種制備方法包括以下步驟：

31、s1、將厚度為500μm且含有讀出電路和光學微腔的n型硅基基片切成0.5×1cm2大小，依次用丙酮、酒精超聲10分鐘，再用去離子水超聲5分鐘，然后用氮氣槍吹干，獲得n型硅基底；

32、s2、利用微波等離子化學氣相沉積技術(shù)在n型硅基底頂部光學微腔內(nèi)部生長石墨烯薄膜，厚度20-100nm；

33、s3、利用磁控濺射鍍膜工藝，以純度為99.99％的vo2靶為材料，在真空度高于3×10-5pa的條件下，在石墨烯薄膜的上表面蒸鍍100nm的二氧化釩薄膜；

34、s4、在二氧化釩薄膜層表面濺射二氧化鈦薄膜層50-100nm；同時在二氧化鈦薄膜層上面濺射50-100nm的氮化硅薄膜；

35、s5、利用真空封裝技術(shù)，完成光學窗口與石墨烯薄膜、二氧化釩薄膜和二氧化鈦薄膜的密封連接，完成探測器的制作。

36、本發(fā)明的有益效果如下：

37、1、本發(fā)明通過簡單的工藝方法制備了二氧化鈦/石墨烯/二氧化釩陣列紅外光電探測器，既利用了石墨烯對紅外光的靈敏性和二氧化鈦納米顆粒的高相變溫度和tcr特性，又結(jié)合了石墨烯的高電導、低電阻率、高透光率等優(yōu)良性質(zhì)，制備出了高性能紅外光電探測器；

38、2、本發(fā)明采用cvd法，在硅基底表面上原位生長上一層石墨烯薄膜，作為光敏吸收層，同時提高了二氧化鈦陣列薄膜的粘結(jié)力；

39、3、本發(fā)明利用磁控濺射鍍膜工藝在石墨烯基底的上表面蒸鍍二氧化鈦層，且制備的二氧化鈦陣列上表面平整，使所鋪設(shè)的石墨烯與二氧化鈦陣列接觸緊密，從而使得石墨烯與二氧化鈦薄膜之間物理接觸良好，所得紅外探測器光吸收能力強、響應(yīng)速度快。

40、4、本發(fā)明利用等離子注入法在硅基復(fù)合薄膜進行氧空位調(diào)節(jié)，且制備的二氧化鈦/石墨烯薄膜上表面平整，接觸保持較好，從而使得二氧化鈦/石墨烯/二氧化釩薄膜的電導率提高，從而提高薄膜的熱導率。