一种制备用于热释电探测器的钽酸锂晶片的方法
【专利摘要】本发明实施例公开了提供了一种制备用于热释电探测器的钽酸锂晶片的方法，包括：将预定厚度的钽酸锂晶片置于浸泡溶液中进行浸泡处理并清洗，然后到工装上并将工装固定到驱动盘，对钽酸锂晶片进行研磨和抛光处理。本发明实施例的方法工艺简单，设备投资少，周期较短，利于降低成本及大规模制备晶片。
【专利说明】—种制备用于热释电探测器的钽酸锂晶片的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及热释电探测器【技术领域】，尤其是涉及一种制备用于热释电探测器的钽酸锂晶片的方法。
【背景技术】
[0002]热释电型红外探测器以钽酸锂(LiTa03)等优质热释电材料(P的数量级为10_8C/K.cm2)的小薄片作为响应元，加上支架、管壳和窗口等构成。它在室温工作时，对波长没有选择性。但它与其他热敏型红外探测器的根本区别在于，后者利用响应元的温度升高值来测量红外辐射，响应时间取决于新的平衡温度的建立过程，时间比较长，不能测量快速变化的辐射信号。而热释电型探测器所利用的是温度变化率，因而能探测快速变化的辐射信号。这种探测器在室温工作时的探测率可达D~I~2X IO9厘米?赫/瓦。作为这种探测器的吸收层材料，钽酸锂晶片受到越来越多的关注，是一种很有潜力的吸收层材料。
[0003]目前已知的制备钽酸锂晶片的方法具有很多种。现有的制备方法中，虽然制备的钽酸锂晶片厚度达到了要求，但是其粗糙度是一大难题，尤其是晶片表面的划痕直接影响器件的性能，给器件带入很大的噪声。
【发明内容】
[0004]本发明的目的之一是提供一种制备简单、循环性能优异、重复性好、产品均匀、对设备要求不高的制备用于 热释电探测器的钽酸锂晶片的方法。
[0005]本发明公开的技术方案包括:
提供了一种制备用于热释电探测器的钽酸锂晶片的方法，其特征在于，包括:将预定厚度的钽酸锂晶片置于浸泡溶液中进行浸泡处理；清洗浸泡处理后的所述钽酸锂晶片；将清洗后的所述钽酸锂晶片用粘合剂沾到工装上；将沾了所述钽酸锂晶片的所述工装固定到驱动盘上；驱动所述驱动盘旋转，用研磨材料对所述钽酸锂晶片进行研磨；清洗研磨之后的所述钽酸锂晶片；用抛光材料对所述钽酸锂晶片进行抛光处理。
[0006]本发明一个实施例中，所述将预定厚度的钽酸锂晶片置于浸泡溶液中进行浸泡处理包括:将所述钽酸锂晶片置于乙醇溶液中进行浸泡处理；将所述钽酸锂晶片只有丙酮溶液中进行浸泡处理。
[0007]本发明一个实施例中，在所述将沾了所述钽酸锂晶片的所述工装固定到驱动盘上的步骤之前还包括:用清洗混合溶液清洗所述工装的表面。
[0008]本发明一个实施例中，所述清洗混合溶液为乙醇和乙醚混合溶液，其中所述乙醇和乙醚混合溶液中乙醇和乙醚的体积比为2:1。
[0009]本发明一个实施例中，所述用研磨材料对所述钽酸锂晶片进行研磨的步骤包括:用粗磨材料对所述钽酸锂晶片进行粗磨处理；用精磨材料对经过了粗磨处理之后的所述钽酸锂晶片进行精磨处理。
[0010]本发明一个实施例中，所述粗磨材料为W14的绿碳化硅水溶液，其中所述W14的绿碳化硅水溶液中的W14的绿碳化硅的质量浓度为10%。
[0011]本发明一个实施例中，所述精磨材料为WlO的绿碳化硅水溶液，其中所述WlO的绿碳化硅水溶液中的WlO的绿碳化硅的质量浓度为10%。
[0012]本发明一个实施例中，所述抛光材料为W0.5的氧化铬水溶液，其中所述W0.5的氧化铬水溶液中W0.5的氧化铬的质量浓度为10%。
[0013]本发明实施例的方法中，选用已知厚度且粗糙度较好的钽酸锂晶片作为初始晶片，方便控制工装沾片之后的总厚度；采用乙醇和丙酮对晶片进行分别侵泡，然后对晶片进行擦拭，有助于去除晶片表面的杂质，防止杂质在研磨过程中对晶片造成损伤；采用粗糙度很低的工装载晶片，确保晶片在研磨抛光过程不会出现倾斜，损耗小；将工装沾到驱动盘上时确保沾结出不能有空气进入，因为使用粗糙度很低，平整度很高的工装及驱动盘，所以二者可以很紧密的结合；本发明可以实现实时对晶片厚度进行检测，通过对驱动盘的修正来确保研磨抛光的顺利进行；本发明方法工艺简单，设备投资少，周期较短，利于降低成本及大规模制备晶片；本发明实施例的方法制备的钽酸锂晶片材料，经过研磨抛光之后，晶片的粗糙度达到Ra= Ium,循环性能良好。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明一个实施例的制备用于热释电探测器的钽酸锂晶片的方法流程示意图。
[0015]图2是根据本发明一个实施例的方法制备的钽酸锂晶片的扫描电镜照片示意图。
[0016]图3是根据本发明一个实施例的方法制备的钽酸锂晶片的原子力显微镜照片的示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面将结合附图详细说明本发明的实施例的制备用于热释电探测器的钽酸锂晶片的方法的具体步骤。
[0018]本发明的一个实施例中，一种制备用于热释电探测器的钽酸锂晶片的方法如图1所示。
[0019]本实施例中，在步骤10中，首先获得预定厚度的钽酸锂晶片，并将该预定厚度的钽酸锂晶片置于浸泡溶液中进行浸泡处理。
[0020]这里，该“预定厚度”可以是根据实际需要的预先确定的厚度。例如，一个实施例中，该预定厚度可以是100微米。
[0021]一个实施例中，步骤10可以包括将钽酸锂晶片分别用乙醇溶液和丙酮溶液进行浸泡处理。例如，步骤10可以包括:将预定厚度的钽酸锂晶片置于乙醇溶液中进行浸泡处理；然后将该钽酸锂晶片置于丙酮溶液中进行浸泡处理。
[0022]进行浸泡处理之后，在步骤12中，清洗浸泡处理后的该钽酸锂晶片。例如，一个实施例中，可以使用高级脱脂棉在酒精下擦拭钽酸锂晶片，并且保证钽酸锂晶片的每个部分都要擦拭到。
[0023]清洗了钽酸锂晶片之后，在步骤14中，可以用粘合剂将清洗后的钽酸锂晶片沾到工装上。这里，工装可以是托盘形的结构。这里使用的粘合剂可以是任何适合的粘合剂，t匕如502胶水。
[0024]本发明的实施例中，在步骤14之前还可以包括对工装进行清洗的步骤。例如，一个实施例中，在步骤14之前还包括用清洗混合溶液清洗该工装的表面，然后选择没有气泡的表面作为沾钽酸锂晶片的表面，即作为晶片承载表面。
[0025]本发明的实施例中，这里的清洗混合溶液可以为乙醇和乙醚混合溶液。该乙醇和乙醚混合溶液中乙醇和乙醚的质量比可以为2:1。
[0026]将钽酸锂晶片沾到工装上之后，在步骤16中，可以用粘合剂将工装固定到驱动盘上，这里，粘合剂可以使用石蜡和松香，即二者之间用石蜡和松香进行沾结。这里，石蜡与松香的比例可以为1:4。
[0027]将工装固定到驱动盘上之后，在步骤18中，即可驱动该驱动盘旋转，并且用研磨材料对固定到驱动盘上的工装上的钽酸锂晶片进行研磨。
[0028]本发明的一个实施例中，该研磨步骤可以包括粗磨步骤和精磨步骤。即，一个实施例中，该研磨步骤包括:用粗磨材料对钽酸锂晶片进行粗磨处理，然后用精磨材料对经过了粗磨处理之后的钽酸锂晶片进行精磨处理。
[0029]本发明的一个实施例中，这里的粗磨材料可以为W14的绿碳化硅水溶液，其中该W14的绿碳化硅水溶液中的W14的绿碳化硅的质量浓度可以为10%。这里，W14是指其中绿碳化硅的粒度。
[0030]本发明的一个实施例中，这里的精磨材料可以为WlO的绿碳化硅水溶液，其中该HO的绿碳化硅水溶液中的WlO的绿碳化硅的质量浓度可以为10%。这里，WlO是指其中绿碳化硅的粒度。
[0031]研磨完成之后，在步骤20中，清洗研磨之后的钽酸锂晶片。例如，可以用清水清洗该钽酸锂晶片2-3次。
[0032]清洗之后，在步骤22中，可以用抛光材料对该钽酸锂晶片进行抛光处理。抛光处理之后，即可获得所需要的钽酸锂晶片。
[0033]本发明的一个实施例中，这里的抛光材料可以为W0.5的氧化铬水溶液，其中该W0.5的氧化铬水溶液中W0.5的氧化铬的质量浓度可以为10%。这里，W0.5指其中的氧化
铬粒子的粒度。
[0034]下面详细描述本发明的几个实施例。
[0035]对已知厚度为IOOum的钽酸锂晶片利用乙醇与丙酮进行侵泡处理，然后用高级脱脂棉在乙醇溶液下擦洗，且四个角都要擦洗。利用乙醇与乙醚混合溶液(体积比=2:1)擦拭工装，然后在强光下观察其表面，有气泡的一面不能作为载零件面。晶片上盘后测量其厚度，误差在3um以内最佳。然后将沾晶片的工装粘接到驱动盘上，二者之间使用石蜡和松香融化后的液体进行沾接，且石蜡与松香的体积比为1:4。首先对晶片进行研磨，粗磨使用规格为W14的绿碳化硅溶液，精磨使用规格为WlO的绿碳化硅，研磨主要要磨掉50um厚度的晶片，然后对晶片进行抛光处理，且粗抛时使用规格为W0.5的氧化铬溶液，粗抛的目的是去除研磨过程中产生的表面划痕，精抛也使用规格为W0.5的氧化铬溶液，且转速较面，为了进一步修正表面划痕。
[0036]利用IOOum厚度的钽酸锂晶片为原料，将晶片经过粗磨和细磨、粗抛和细抛的方法加工至50um的厚度,在研磨和抛光过程中使用不同晶粒大小的磨料来实现对钽酸锂晶片不同程度的加工，研磨料使用规格分别为为W14与WlO的绿碳化硅溶液，抛光使用规格为W0.5的氧化铬溶液，温度控制在27oC。抛光后的钽酸锂晶片，性能稳定、一致性好，成本低廉，可以适用于工业化大规模的工业生产。利用扫描电镜SEM发现，晶片均匀、平整、无明显划痕，晶片厚度为50um，如图2所示。利用原子力显微镜AFM发现，晶片粗糙度为0.9um,达到我们预期的效果，如图3所示。
[0037]本发明实施例的方法中，选用已知厚度且粗糙度较好的钽酸锂晶片作为初始晶片，方便控制工装沾片之后的总厚度；采用乙醇和丙酮对晶片进行分别侵泡，然后对晶片进行擦拭，有助于去除晶片表面的杂质，防止杂质在研磨过程中对晶片造成损伤；采用粗糙度很低的工装载晶片，确保晶片在研磨抛光过程不会出现倾斜，损耗小；将工装沾到驱动盘上时确保沾结出不能有空气进入，因为使用粗糙度很低，平整度很高的工装及驱动盘，所以二者可以很紧密的结合；本发明可以实现实时对晶片厚度进行检测，通过对驱动盘的修正来确保研磨抛光的顺利进行；本发明方法工艺简单，设备投资少，周期较短，利于降低成本及大规模制备晶片；本发明实施例的方法制备的钽酸锂晶片材料，经过研磨抛光之后，晶片的粗糙度达到Ra= I um,循环性能良好。
[0038]以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。此外，以上多处所述的“一个实施例”表示不同的实施例，当然也可以将其全部或部分结合在一个实施例中。
【权利要求】
1.一种制备用于热释电探测器的钽酸锂晶片的方法，其特征在于，包括: 将预定厚度的钽酸锂晶片置于浸泡溶液中进行浸泡处理； 清洗浸泡处理后的所述钽酸锂晶片； 将清洗后的所述钽酸锂晶片用粘合剂沾到工装上； 将沾了所述钽酸锂晶片的所述工装固定到驱动盘上； 驱动所述驱动盘旋转，用研磨材料对所述钽酸锂晶片进行研磨； 清洗研磨之后的所述钽酸锂晶片； 用抛光材料对所述钽酸锂晶片进行抛光处理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将预定厚度的钽酸锂晶片置于浸泡溶液中进行浸泡处理包括: 将所述钽酸锂晶片置于乙醇溶液中进行浸泡处理； 将所述钽酸锂晶片只有丙酮溶液中进行浸泡处理。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述将沾了所述钽酸锂晶片的所述工装固定到驱动盘上的步骤之前还包括:用清洗混合溶液清洗所述工装的表面。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于:所述清洗混合溶液为乙醇和乙醚混合溶液，其中所述乙醇和乙醚混合溶液中乙醇和乙醚的体积比为2:1。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用研磨材料对所述钽酸锂晶片进行研磨的步骤包括: 用粗磨材料对所述钽酸锂晶片进行粗磨处理； 用精磨材料对经过了粗磨处理之后的所述钽酸锂晶片进行精磨处理。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于:所述粗磨材料为W14的绿碳化硅水溶液，其中所述W14的绿碳化硅水溶液中的W14的绿碳化硅的质量浓度为10%。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于:所述精磨材料为WlO的绿碳化硅水溶液，其中所述WlO的绿碳化硅水溶液中WlO的绿碳化硅的质量浓度为10%。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述抛光材料为W0.5的氧化铬水溶液，其中所述W0.5的氧化铬水溶液中W0.5的氧化铬的质量浓度为10%。
【文档编号】B24B37/04GK103692336SQ201310694320
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】刘子骥, 梁志清, 蒋亚东, 黎威志 申请人:电子科技大学