一種熱釋電紅外器件的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及熱釋電紅外器件的制備方法，具體涉及采用紫外激光直寫技術制備熱釋電紅外線列和陣列器件的方法。
【背景技術】
[0002]紅外探測技術在現(xiàn)代工業(yè)中有著廣泛的應用，如紅外光譜儀、紅外熱像儀、紅外測溫儀等。紅外探測器按有無制冷裝置分為制冷型和非制冷型。制冷型紅外探測器制冷系統(tǒng)笨重、機動性差，使得其應用受到限制。而非制冷型紅外探測器雖然沒有制冷型性能高，但其不需要制冷裝置，且具有性能適中、體積小、重量輕、使用方便、功耗低、成本低等優(yōu)點，已廣泛應用于小型、低成本儀器系統(tǒng)中。
[0003]熱釋電探測器屬于非制冷紅外探測器中的一種，由于熱釋電材料的自發(fā)極化會隨溫度變化而變化，因而可用于紅外輻射的探測。熱釋電探測器具有小型化、寬光譜探測、低成本、響應快等優(yōu)勢，是目前研究較為廣泛的一種探測技術。熱釋電線列或陣列器件包括多個單元，可同時實現(xiàn)多個熱釋電器件的制備。傳統(tǒng)的熱釋電線列或陣列器件主要是采用濕法腐蝕或干法刻蝕制備的，在濕法腐蝕或者干法刻蝕進行圖形化處理的過程中，不同材料需選取不同的刻蝕工藝，制作工藝復雜，且容易在薄膜表面留下殘余物，進而影響材料及器件的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對【背景技術】存在的缺陷，提出了一種熱釋電紅外器件的制備方法，采用紫外激光直寫技術制備線列單元或陣列單元，工藝簡單，重復性好，且可通過激光切割工藝靈活調(diào)整單元和熱隔離槽的結構和尺寸，可通過調(diào)整激光直寫次數(shù)和激光功率精確地控制相鄰單元之間熱隔離槽的深度與寬度，能得到一致性良好的大規(guī)模線列或陣列器件。
[0005]本發(fā)明的技術方案如下:
[0006]—種熱釋電紅外器件的制備方法，具體包括以下步驟:
[0007]步驟1:在熱釋電敏感材料的兩個表面上均制備金屬薄膜電極，作為上、下電極；
[0008]步驟2:在上電極表面制備紅外吸收層；
[0009]步驟3:采用紫外激光直寫技術對熱釋電敏感材料、上電極和紅外吸收層進行切害J，其中，激光功率為0.5?2W，重復頻率為40?90KHz，激光切割速度為200?300mm/s，切割深度大于上電極與紅外吸收層的厚度之和，且小于上電極、紅外吸收層和熱釋電敏感材料的厚度之和。
[0010]進一步地，上述熱釋電紅外器件為線列器件時，步驟3采用紫外激光直寫技術切割后，得到mXl的線列單元。
[0011]進一步地，上述熱釋電紅外器件為陣列器件時，步驟3采用紫外激光直寫技術切割后，得到mXn的陣列單元。
[0012]進一步地，步驟3所述切割寬度小于或等于100 μ m。
[0013]進一步地，步驟1所述熱釋電敏感材料為熱釋電多晶陶瓷或單晶塊材，具體材料為PT (鈦酸鉛)、PZT (鋯鈦酸鉛)、LT0 (鈦酸鋰)、LNO (LaNi03)等。
[0014]進一步地，步驟1所述熱釋電敏感材料的厚度為200 μπι以下。
[0015]進一步地，步驟1所述金屬薄膜電極的厚度為0.1?10 μ m。
[0016]進一步地，步驟1所述制備金屬薄膜電極的方法為物理派射、蒸鍍等方法。
[0017]進一步地，步驟1所述金屬薄膜電極為N1、Au、Ag、Pt、Cr等中的一種以上的材料組成。
[0018]進一步地，步驟2所述紅外吸收層為金黑薄膜、銀黑薄膜、碳黑厚膜、感光油墨等，厚度為0.1?30 μ m。
[0019]進一步地，步驟2所述紅外吸收層可采用旋涂、物理濺射等方法制備。
[0020]一種熱釋電紅外器件，自下而上依次為下電極、熱釋電敏感材料、上電極、紅外吸收層，所述熱釋電敏感材料、上電極和紅外吸收層被熱隔離槽分為線列或陣列單元，所述熱隔離槽的深度大于上電極與紅外吸收層的厚度之和，且小于上電極、紅外吸收層和熱釋電敏感材料的厚度之和，所述熱隔離槽的寬度小于或等于100 μ m。
[0021]本發(fā)明的有益效果為:
[0022]1、本發(fā)明采用紫外激光直寫技術制備熱釋電紅外線列或陣列器件，工藝簡單，重復性好，效率高；且可通過激光切割工藝靈活調(diào)整單元和熱隔離槽的結構和尺寸，可通過調(diào)整激光直寫次數(shù)和激光功率精確地控制相鄰單元之間熱隔離槽的深度與寬度，能得到一致性良好的大規(guī)模線列或陣列器件；該方法能切割得到單元之間熱隔離槽寬度小于或等于100 μm的器件，極大地提高了線列或陣列單元的集成度。
[0023]2、本發(fā)明方法制備熱釋電紅外器件過程中引起的材料溫升低，不易引起熱釋電材料的退極化，可適用于具有低居里溫度的熱釋電線列或陣列器件的制備。
[0024]3、本發(fā)明采用感光油墨作為吸收層，使得后期激光切割圖形化更加簡便，有利于大面積器件的制備。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明所述熱釋電紅外器件的剖面圖。
[0026]圖2為本發(fā)明實施例1提供的熱釋電紅外線列器件的俯視圖。
[0027]圖3為本發(fā)明實施例2提供的熱釋電紅外陣列器件的俯視圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖和實施例，詳述本發(fā)明的技術方案。
[0029]實施例1
[0030]圖2為實施例1提供的熱釋電紅外線列器件的俯視圖，實施例1所述熱釋電紅外線列器件自下而上依次為下電極、熱釋電敏感材料、上電極、紅外吸收層，上電極個數(shù)與線列單元數(shù)目一致，各上電極之間設置有熱隔離槽，所述熱隔離槽的深度大于上電極與紅外吸收層的厚度之和，且小于上電極、紅外吸收層和熱釋電敏感材料的厚度之和，所述熱隔離槽的寬度小于或等于100 μ m。
[0031]—種熱釋電紅外線列器件的制備方法，具體包括以下步驟:
[0032]步驟1:將PZT(鋯鈦酸鉛)熱釋電敏感陶瓷減薄至100 μπι以下，然后拋光、清洗，得到熱釋電敏感材料薄片；
[0033]步驟2:在步驟1得到的熱釋電敏感材料薄片的下表面采用磁控濺射的方法依次制備厚度為10nm的鉻層和厚度