一种热释电红外器件的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及热释电红外器件的制备方法，具体涉及采用紫外激光直写技术制备热释电红外线列和阵列器件的方法。
【背景技术】
[0002]红外探测技术在现代工业中有着广泛的应用，如红外光谱仪、红外热像仪、红外测温仪等。红外探测器按有无制冷装置分为制冷型和非制冷型。制冷型红外探测器制冷系统笨重、机动性差，使得其应用受到限制。而非制冷型红外探测器虽然没有制冷型性能高，但其不需要制冷装置，且具有性能适中、体积小、重量轻、使用方便、功耗低、成本低等优点，已广泛应用于小型、低成本仪器系统中。
[0003]热释电探测器属于非制冷红外探测器中的一种，由于热释电材料的自发极化会随温度变化而变化，因而可用于红外辐射的探测。热释电探测器具有小型化、宽光谱探测、低成本、响应快等优势，是目前研究较为广泛的一种探测技术。热释电线列或阵列器件包括多个单元，可同时实现多个热释电器件的制备。传统的热释电线列或阵列器件主要是采用湿法腐蚀或干法刻蚀制备的，在湿法腐蚀或者干法刻蚀进行图形化处理的过程中，不同材料需选取不同的刻蚀工艺，制作工艺复杂，且容易在薄膜表面留下残余物，进而影响材料及器件的性能。
【发明内容】
[0004]本发明针对【背景技术】存在的缺陷，提出了一种热释电红外器件的制备方法，采用紫外激光直写技术制备线列单元或阵列单元，工艺简单，重复性好，且可通过激光切割工艺灵活调整单元和热隔离槽的结构和尺寸，可通过调整激光直写次数和激光功率精确地控制相邻单元之间热隔离槽的深度与宽度，能得到一致性良好的大规模线列或阵列器件。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]—种热释电红外器件的制备方法，具体包括以下步骤:
[0007]步骤1:在热释电敏感材料的两个表面上均制备金属薄膜电极，作为上、下电极；
[0008]步骤2:在上电极表面制备红外吸收层；
[0009]步骤3:采用紫外激光直写技术对热释电敏感材料、上电极和红外吸收层进行切害J，其中，激光功率为0.5?2W，重复频率为40?90KHz，激光切割速度为200?300mm/s，切割深度大于上电极与红外吸收层的厚度之和，且小于上电极、红外吸收层和热释电敏感材料的厚度之和。
[0010]进一步地，上述热释电红外器件为线列器件时，步骤3采用紫外激光直写技术切割后，得到mXl的线列单元。
[0011]进一步地，上述热释电红外器件为阵列器件时，步骤3采用紫外激光直写技术切割后，得到mXn的阵列单元。
[0012]进一步地，步骤3所述切割宽度小于或等于100 μ m。
[0013]进一步地，步骤1所述热释电敏感材料为热释电多晶陶瓷或单晶块材，具体材料为PT (钛酸铅)、PZT (锆钛酸铅)、LT0 (钛酸锂)、LNO (LaNi03)等。
[0014]进一步地，步骤1所述热释电敏感材料的厚度为200 μπι以下。
[0015]进一步地，步骤1所述金属薄膜电极的厚度为0.1?10 μ m。
[0016]进一步地，步骤1所述制备金属薄膜电极的方法为物理派射、蒸镀等方法。
[0017]进一步地，步骤1所述金属薄膜电极为N1、Au、Ag、Pt、Cr等中的一种以上的材料组成。
[0018]进一步地，步骤2所述红外吸收层为金黑薄膜、银黑薄膜、碳黑厚膜、感光油墨等，厚度为0.1?30 μ m。
[0019]进一步地，步骤2所述红外吸收层可采用旋涂、物理溅射等方法制备。
[0020]一种热释电红外器件，自下而上依次为下电极、热释电敏感材料、上电极、红外吸收层，所述热释电敏感材料、上电极和红外吸收层被热隔离槽分为线列或阵列单元，所述热隔离槽的深度大于上电极与红外吸收层的厚度之和，且小于上电极、红外吸收层和热释电敏感材料的厚度之和，所述热隔离槽的宽度小于或等于100 μ m。
[0021]本发明的有益效果为:
[0022]1、本发明采用紫外激光直写技术制备热释电红外线列或阵列器件，工艺简单，重复性好，效率高；且可通过激光切割工艺灵活调整单元和热隔离槽的结构和尺寸，可通过调整激光直写次数和激光功率精确地控制相邻单元之间热隔离槽的深度与宽度，能得到一致性良好的大规模线列或阵列器件；该方法能切割得到单元之间热隔离槽宽度小于或等于100 μm的器件，极大地提高了线列或阵列单元的集成度。
[0023]2、本发明方法制备热释电红外器件过程中引起的材料温升低，不易引起热释电材料的退极化，可适用于具有低居里温度的热释电线列或阵列器件的制备。
[0024]3、本发明采用感光油墨作为吸收层，使得后期激光切割图形化更加简便，有利于大面积器件的制备。
【附图说明】
[0025]图1为本发明所述热释电红外器件的剖面图。
[0026]图2为本发明实施例1提供的热释电红外线列器件的俯视图。
[0027]图3为本发明实施例2提供的热释电红外阵列器件的俯视图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和实施例，详述本发明的技术方案。
[0029]实施例1
[0030]图2为实施例1提供的热释电红外线列器件的俯视图，实施例1所述热释电红外线列器件自下而上依次为下电极、热释电敏感材料、上电极、红外吸收层，上电极个数与线列单元数目一致，各上电极之间设置有热隔离槽，所述热隔离槽的深度大于上电极与红外吸收层的厚度之和，且小于上电极、红外吸收层和热释电敏感材料的厚度之和，所述热隔离槽的宽度小于或等于100 μ m。
[0031]—种热释电红外线列器件的制备方法，具体包括以下步骤:
[0032]步骤1:将PZT(锆钛酸铅)热释电敏感陶瓷减薄至100 μπι以下，然后抛光、清洗，得到热释电敏感材料薄片；
[0033]步骤2:在步骤1得到的热释电敏感材料薄片的下表面采用磁控溅射的方法依次制备厚度为10nm的铬层和厚度