[发明专利]一种增强太赫兹辐射吸收率的膜系结构及其制备方法

权利要求书

1.一种增强太赫兹辐射吸收率的膜系结构，包括介质薄膜和太赫兹吸收层，其特征在于：所述介质薄膜表面粗糙，表面粗糙度在微纳米量级；所述太赫兹吸收层位于表面粗糙的介质薄膜之上。

2.根据权利要求1所述的增强太赫兹辐射吸收率的膜系结构，其特征在于，所述介质薄膜由单层薄膜构成或者由多层薄膜构成，材料为二氧化硅或者氮化硅；粗糙表面由反应离子刻蚀方法制备。

3.根据权利要求1所述的增强太赫兹辐射吸收率的膜系结构，其特征在于，所述太赫兹吸收层材料为黑金、铋、铝、钛、NiCr或者上述金属中的任何具有合适性质的合金，也可以为有机黑体材料；且太赫兹吸收层为高表体比薄膜。

4.根据权利要求1所述的增强太赫兹辐射吸收率的膜系结构，其特征在于，位于太赫兹探测器敏感单元的顶层。

5.一种增强太赫兹辐射吸收率的膜系结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

在太赫兹探测敏感单元的顶层制备介质薄膜；

反应离子刻蚀介质薄膜，使其具有粗糙表面；

在步骤所得表面粗糙的介质薄膜上用磁控溅射法制备太赫兹吸收层。

6.根据权利要求5所述增强太赫兹辐射吸收率的膜系结构的制备方法，其特征在于，详细步骤如下：

在制备介质薄膜前，先清洗敏感单元顶层表面，去除表面沾污，并对衬底进行200℃下烘烤，除去表面的水汽；

采用PECVD设备制备氮化硅或氧化硅薄膜，采用混频生长技术控制薄膜的应力；即采用两套频率不同的功率源，高频源频率约几十MHz，低频源几百kHz；两个功率源交替工作，使低频等离子产生的压缩应力和高频等离子产生的舒张应力相互抵消，从而形成低或无应力的介质薄膜；PECVD沉积温度为150~300℃，制备氮化硅薄膜时SiH₄与NH₃的流量比为10/170~40/140，制备氧化硅薄膜时SiH₄与N₂O的流量比为10/20~10/60；制备的介质薄膜厚度范围在50nm~2μm内；

采用氟基气体对介质薄膜进行反应离子刻蚀；刻蚀时，在CHF₃气体中加入少量O₂；O₂可消耗掉部分碳氟原子，使氟活性原子比例上升，提高刻蚀效率和刻蚀均匀性；设置CHF₃与O₂的流量比为20:3~20:8，射频功率为300~500W，反应室压力为3~6Pa，氮化硅的刻蚀速率约80~180nm/min，氧化硅的刻蚀速率约30~100nm/min；根据介质薄膜厚度和刻蚀工艺参数控制刻蚀时间，刻蚀后剩下的介质薄膜厚度在30nm~1μm内；刻蚀后薄腊呈现微纳米级的粗糙表面；

采用磁控溅射法制备NiCr合金薄膜;控制其膜厚低于100nm，减小对探测器的热容影响；调节薄膜电阻至适当值，适当值的范围为10~40Ω，提高太赫兹探测灵敏度；NiCr薄膜附着在粗糙的介质薄膜表面上，形成具有高表体比的太赫兹吸收层。