一種寬光譜柔性紅外探測器陣列及其制作方法技術

本發明專利技術涉及一種寬光譜柔性紅外探測器陣列，包括從下往上依次設置的柔性襯底層、支撐硅片層及敏感薄膜層；敏感薄膜層的上、下表面分別有一層金屬薄膜作為上、下電極，上、下電極的重疊區域構成有效敏感單元；所述敏感薄膜層由柔性熱釋電聚合物構成；同時還公開了上述寬光譜柔性紅外探測器陣列的制作方法。本發明專利技術結構可柔性變形，可根據需要調整其變形量，從而調整其可視范圍，并且敏感薄膜具有很寬的光譜響應范圍，探測光譜范圍較大，因此基于本陣列的紅外探測器具有更高質量、細節更豐富的成像效果。

Wide spectrum flexible infrared detector array and manufacturing method thereof

The invention relates to a wide spectrum of flexible infrared detector array, including from the bottom to the sequentially arranged on the flexible substrate layer, support layer and sensitive silicon thin film layer; sensitive film layer of the upper and lower surfaces are respectively provided with a thin layer of metal as the upper and lower electrodes overlap the upper electrode and the lower electrode to form effective sensitive unit; the sensitive layer is made of flexible thin film pyroelectric polymer; and the preparation method of the wide spectrum of flexible infrared detector array is also disclosed. The structure of the invention can be flexible, can be adjusted according to the deformation, so as to adjust the range of visibility, and the sensitive film has a wide range of spectral response, large detection spectrum, so the infrared detector array based on higher quality, more details of the imaging effect.

【技術實現步驟摘要】
一種寬光譜柔性紅外探測器陣列及其制作方法
本專利技術涉及紅外探測器，屬于微電子機械
，更具體地說，本專利技術涉及一種寬光譜柔性紅外探測器陣列及其制作方法。
技術介紹
紅外探測器(InfraredDetector)是將入射的紅外輻射信號轉變成電信號輸出的器件。紅外輻射是波長介于可見光與微波之間的電磁波，人眼察覺不到。要察覺這種輻射的存在并測量其強弱，必須把它轉變成可以察覺和測量的其他物理量。一般說來，紅外輻射照射物體所引起的任何效應，只要效果可以測量而且足夠靈敏，均可用來度量紅外輻射的強弱。現代紅外探測器所利用的主要是紅外熱效應和光電效應。這些效應的輸出大都是電量，或者可用適當的方法轉變成電量。電子元器件柔性化是未來電子技術發展的一大趨勢,特別是對新興的智能硬件產業，以柔性屏幕、柔性印刷電路板為代表的柔性電子元器件，已經解放了我們對產品形態的想象力，顛覆了現有產品的形態和體驗方式。同樣，對于紅外探測器領域，目前的紅外探測器陣列都是基于半導體熱敏或光敏材料加工而成，結構剛性，形狀固定不變；同時，基于這些材料的可探測光譜范圍較小，一般為近紅外、中紅外范圍，而自然界物體所發射的遠紅外部分輻射白白浪費，如果把這些浪費掉的紅外輻射利用起來，則紅外熱像儀的成像細節更豐富，成像質量將會進一步提高。
技術實現思路
基于以上技術問題，本專利技術提供了一種寬光譜柔性紅外探測器陣列，從而解決了以往紅外探測器結構固定、無法調整形態和可視范圍、探測光譜范圍較小的技術問題為解決以上技術問題，本專利技術采用的技術方案如下：一種寬光譜柔性紅外探測器陣列，包括從下往上依次設置的柔性襯底層、支撐硅片層及敏感薄膜層；其中，敏感薄膜層的上、下表面分別有一層金屬薄膜作為上、下電極，上、下電極的重疊區域構成有效敏感單元；所述敏感薄膜層由柔性熱釋電聚合物構成。優選的，所述柔性熱釋電聚合物為聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯－三氟乙烯、奇數尼龍、聚氯乙烯或聚丙烯。優選的，所述柔性熱釋電聚合物摻雜有無機壓電陶瓷、無機壓電晶體、金屬氧化物、碳納米管、石墨烯中的一種或多種。優選的，所述敏感薄膜層采用流延鑄塑、熱壓、懸涂或靜電噴涂方式成膜。優選的，所述柔性襯底層、支撐硅片層及敏感薄膜層均采用膠接方式連接。優選的，所述金屬薄膜為鋁薄膜。綜上所述，由于采用了上述技術方案，本專利技術的有益效果是：本專利技術結構可柔性變形，可根據需要調整其變形量，從而調整其可視范圍，并且敏感薄膜具有很寬的光譜響應范圍，探測光譜范圍較大，因此基于本陣列的紅外探測器具有更高質量、細節更豐富的成像效果。同時，本專利技術還提供了上述寬光譜柔性紅外探測器陣列的制作方法，包括以下步驟：1)將柔性熱釋電聚合物充分溶解形成溶液，溶液涂覆在拋光基板上并高溫烘烤至溶劑完全揮發形成敏感薄膜，敏感薄膜剝離后形成敏感薄膜層；2)敏感薄膜層上、下表面采用磁控濺射方式沉積相同厚度的金屬薄膜，形成上、下電極，上、下電極的重疊區域構成有效敏感單元；3)敏感薄膜層開設將下電極引致敏感薄膜層上表面的通孔，通孔內填充金屬并圖形化；4)選取與敏感薄膜層面積和形狀相同的薄硅片，并在薄硅片上制備條形通孔；5)將敏感薄膜層膠接在薄硅片上，以有效敏感單元與條形通孔中心對應設置為準；6)采用各向異性腐蝕方式將薄硅片腐蝕形成分離的支撐柱結構，構成支撐硅片層；7)將支撐硅片層膠接在柔性襯底層上，完成制作。本專利技術的制作方法操作簡單，能夠分層次的制備各個陣列結構并形成陣列，且敏感薄膜層厚度均勻，上、下電極厚度一定并可控，有效敏感單元與條形通孔中心對應設置還提高了陣列的有效像元。附圖說明圖1是本專利技術的結構示意圖；圖2是本專利技術敏感薄膜的結構示意圖；圖3是本專利技術敏感薄膜的正面視圖；圖4是本專利技術敏感薄膜的背面視圖；圖5是本專利技術敏感薄膜的通孔示意圖；圖6是本專利技術薄硅片的結構示意圖；圖7是本專利技術薄硅片和敏感薄膜的貼合示意圖；圖8是本專利技術支撐硅片層的結構示意圖；圖中標記：1、柔性襯底層；2、支撐硅片層；3、敏感薄膜層。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術作進一步的說明。本專利技術的實施方式包括但不限于下列實施例。如圖1所示的一種寬光譜柔性紅外探測器陣列，包括從下往上依次設置的柔性襯底層1、支撐硅片層2及敏感薄膜層3；其中，敏感薄膜層3的上、下表面分別有一層金屬薄膜作為上、下電極，上、下電極的重疊區域構成有效敏感單元；所述敏感薄膜層3由柔性熱釋電聚合物構成。本實施例的柔性襯底層1、支撐硅片層2及敏感薄膜層3均可柔性變形，從而可根據需要調整其變形量和可視范圍，并且敏感薄膜層3由柔性熱釋電聚合物構成，從而敏感薄膜層3具有很寬的光譜響應范圍和探測光譜范圍，從而可以提高紅外探測器的成像質量和效果，并且成像細節更加豐富。在本實施例柔性熱釋電聚合物為PVDF(聚偏氟乙烯)、PVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯)、PVDF-TrFE(聚偏二氟乙烯－三氟乙烯)、奇數尼龍、PVC(聚氯乙烯)或PPP(聚丙烯)中的一種或多種。在本實施例中，所述柔性熱釋電聚合物摻雜有無機壓電陶瓷、無機壓電晶體、金屬氧化物、碳納米管、石墨烯中的一種或多種。無機壓電陶瓷如鋯鈦酸鉛、鈦酸鋇，無機壓電晶體如石英、鉭酸鋰，金屬氧化物如氧化鈦、氧化鋅，碳納米管，石墨烯，在柔性熱釋電聚合物中加入后可以進一步提高材料的性能，增大其敏感性和強度，避免變形后造成損壞。本實施例的敏感薄膜層3采用流延鑄塑、熱壓、懸涂或靜電噴涂方式成膜。敏感薄膜層3采用上述方式，可以保證其整體厚度均勻，并且可控制厚度大小，制備的薄膜能夠滿足成像要求。本實施例的柔性襯底層1、支撐硅片層2及敏感薄膜層3均采用膠接方式連接。通過膠接方式便于陣列安裝、調試和維護，且對其本身使用不造成影響。本實施例的金屬薄膜為鋁薄膜。同時，本實施例還提供了一種寬光譜柔性紅外探測器陣列的制造方法，包括以下步驟：1)將柔性熱釋電聚合物充分溶解形成溶液，溶液涂覆在拋光基板上并高溫烘烤至溶劑完全揮發形成敏感薄膜，敏感薄膜剝離后形成敏感薄膜層4；2)敏感薄膜層上、下表面采用磁控濺射方式沉積相同厚度的金屬薄膜，形成上、下電極，上、下電極的重疊區域構成有效敏感單元；3)敏感薄膜層開設將下電極引致敏感薄膜層上表面的通孔，通孔內填充金屬并圖形化；制造通孔的目的在于方便后續引出電信號至讀出電路；4)選取與敏感薄膜層面積和形狀相同的薄硅片，并在薄硅片上制備條形通孔；該薄硅片對敏感薄膜層起到支撐作用；5)將敏感薄膜層膠接在薄硅片上，以有效敏感單元與條形通孔中心對應設置為準；即將敏感薄膜與帶條形通孔的薄硅片對位貼合，貼合時使得每一行像元中心與條形通孔中心對準。6)采用各向異性腐蝕方式將薄硅片腐蝕形成分離的支撐柱結構，構成支撐硅片層2；7)將支撐硅片層膠接在柔性襯底層1上，完成制作。為完整本專利技術，下面利用具體實施例并結合具體結構、數據和步驟對本專利技術做詳細說明。具體實施例如圖1所示，一種寬光譜柔性紅外探測器陣列，包括從下往上依次膠接的柔性襯底層、支撐硅片層及敏感薄膜層；其中，敏感薄膜層的上、下表面分別有一層金屬鋁薄膜作為上、下電極，上、下電極的重疊區域構成有效敏感單元；所述敏感薄膜層由柔性熱釋電聚合物構成；所述柔性熱釋電聚合物為聚偏氟乙烯-六氟丙烯；本實施例的寬光譜柔性紅外探測器陣列的具體制作方本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種寬光譜柔性紅外探測器陣列，其特征在于，包括從下往上依次設置的柔性襯底層、支撐硅片層及敏感薄膜層；其中，敏感薄膜層的上、下表面分別有一層金屬薄膜作為上、下電極，上、下電極的重疊區域構成有效敏感單元；所述敏感薄膜層由柔性熱釋電聚合物構成。

【技術特征摘要】
1.一種寬光譜柔性紅外探測器陣列，其特征在于，包括從下往上依次設置的柔性襯底層、支撐硅片層及敏感薄膜層；其中，敏感薄膜層的上、下表面分別有一層金屬薄膜作為上、下電極，上、下電極的重疊區域構成有效敏感單元；所述敏感薄膜層由柔性熱釋電聚合物構成。2.根據權利要求1所述的一種寬光譜柔性紅外探測器陣列，其特征在于，所述柔性熱釋電聚合物為聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯－三氟乙烯、奇數尼龍、聚氯乙烯或聚丙烯。3.根據權利要求1或2所述的一種寬光譜柔性紅外探測器陣列，其特征在于，所述柔性熱釋電聚合物摻雜有無機壓電陶瓷、無機壓電晶體、金屬氧化物、碳納米管、石墨烯中的一種或多種。4.根據權利要求1所述的一種寬光譜柔性紅外探測器陣列，其特征在于，所述敏感薄膜層采用流延鑄塑、熱壓、懸涂或靜電噴涂方式成膜。5.根據權利要求1所述的一種寬光譜柔性紅外探測器陣列，其特征在于，所述柔性襯底層...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黎威志，李航，陳金華，李方圓，太惠玲，于賀，蔣亞東，
申請(專利權)人：電子科技大學，
類型：發明
國別省市：四川,51