[发明专利]一种光学读出红外传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种光学读出红外传感器，其特征在于，包括：

硅基底；

固定在所述硅基底上的微悬臂梁单元阵列；

所述微悬臂梁单元阵列由若干个微悬臂梁单元组成，每个所述微悬臂梁单元均包括支撑腿、隔热梁、双材料变形梁和吸热反光板；其中，所述支撑腿的第一端固定在所述硅基底上，所述支撑腿的第二端与所述隔热梁的第一端相连接，所述隔热梁的第二端与所述双材料变形梁的第一端相连，所述双材料变形梁的第二端与所述吸热反光板连接在一起；

所述双材料变形梁和吸热反光板均由复合到一起的碳纳米管膜层和金膜层组成；其中，朝向所述硅基底的一侧为碳纳米管膜层，背向所述硅基底的一侧为金膜层；所述碳纳米管膜层由定向且顺排的碳纳米管构成。

2.根据权利要求1所述的光学读出红外传感器，其特征在于，每个所述微悬臂梁单元均包括两个支撑腿、两个隔热梁、两个双材料变形梁和吸热反光板；其中，两个所述支撑腿的第一端均固定在所述硅基底上，每个所述支撑腿的第二端分别与不同的所述隔热梁的第一端相连接，每个所述隔热梁的第二端分别与不同的所述双材料变形梁的第一端相连，每个所述双材料变形梁的第二端均与所述吸热反光板连接在一起。

3.根据权利要求2所述的光学读出红外传感器，其特征在于，每个所述微悬臂梁单元中，两个所述支撑腿、两个所述隔热梁和两个所述双材料变形梁均对称分布于所述吸热反光板的两侧。

4.根据权利要求3所述的光学读出红外传感器，其特征在于，在所述微悬臂梁单元阵列中，后一个微悬臂梁单元的吸热反光板插入到前一个微悬臂梁单元的两个双材料变形梁之间，后一个微悬臂梁单元的双材料变形梁插入到前一个微悬臂梁单元的两个隔热梁之间，形成单元结构嵌套。

5.根据权利要求1所述的光学读出红外传感器，其特征在于，所述支撑腿和隔热梁为一体式设计。

6.根据权利要求1所述的光学读出红外传感器，其特征在于，所述支撑腿和隔热梁的材料均为氮化硅。

7.根据权利要求1所述的光学读出红外传感器，其特征在于，所述隔热梁的厚度为0.5～1μm。

8.根据权利要求1所述的光学读出红外传感器，其特征在于，所述隔热梁为回折结构。

9.一种权利要求1～8任一项所述光学读出红外传感器的制备方法，包括以下步骤：

A)在硅基底上沉积一层氧化硅，之后刻蚀部分所述氧化硅，形成支撑腿锚点阵列；所述支撑腿锚点阵列由若干个支撑腿锚点组成；

B)在形成有支撑腿锚点阵列的氧化硅层上沉积一层氮化硅，之后刻蚀部分所述氮化硅，得到固定在所述支撑腿锚点处的支撑腿和与所述支撑腿相连接的隔热梁；

C)在所述隔热梁上先后镀缓冲层和生长碳纳米管所需的催化剂；

D)通过气相沉积在镀催化剂位置上生长垂直碳纳米管，之后放倒所述碳纳米管并致密化，得到定向且顺排的碳纳米管膜层；

E)刻蚀部分所述碳纳米管膜层，得到变形梁下层结构和吸热反光板下层结构；

F)在所述变形梁下层结构和吸热反光板下层结构上沉积金膜层，得到变形梁上层结构和吸热反光板上层结构；

G)去除所述硅基底上未刻蚀的氧化硅，得到光学读出红外传感器。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A)具体包括：

A1)在硅基底上沉积一层氧化硅；

A2)在所述氧化硅上旋涂光刻胶；在所述光刻胶上覆盖掩膜版，曝光并显影，得到掩膜图形；

A3)利用光刻形成的掩膜图形刻蚀所述氧化硅，得到规则排列的支撑腿锚点阵列；

所述步骤B)具体包括：

B1)在形成有支撑腿锚点阵列的氧化硅层上沉积一层氮化硅；

B2)在所述氮化硅上旋涂光刻胶；在所述光刻胶上覆盖掩膜版，并与上一次光刻留下的套刻标记对准，曝光并显影，得到掩膜图形；

B3)利用光刻形成的掩膜图形刻蚀所述氮化硅，得到固定在所述支撑腿锚点处的支撑腿和与所述支撑腿相连接的隔热梁；

所述步骤C)具体包括：

C1)在所述隔热梁上旋涂光刻胶；在所述光刻胶上覆盖掩膜版，并与上一次光刻留下的套刻标记对准，曝光并显影，得到掩膜图形；

C2)通过磁控溅射在形成有掩膜图形的所述隔热梁上先后镀缓冲层和生长碳纳米管所需的催化剂；

C3)去除光刻胶，得到生长碳纳米管所需的催化剂图形；

所述步骤D)具体包括：

D1)通过水辅助法化学气相沉积在所述催化剂图形上生长垂直碳纳米管；

D2)将所述垂直碳纳米管浸入有机溶剂中，之后从所述有机溶液中提出并放置在空气中使溶液蒸发，得到放倒在基底上致密化的定向且顺排的碳纳米管膜层；

所述步骤E)具体包括：

E1)在所述碳纳米管膜层上旋涂光刻胶；在所述光刻胶上覆盖掩膜版，并与上一次光刻留下的套刻标记对准，曝光并显影，得到掩膜图形；

E2)利用光刻形成的掩膜图形刻蚀所述碳纳米管膜层，得到变形梁下层结构和吸热反光板下层结构；

所述步骤F)具体包括：

F1)在所述变形梁下层结构和吸热反光板下层结构上旋涂光刻胶；在所述光刻胶上覆盖掩膜版，并与上一次光刻留下的套刻标记对准，曝光并显影，得到掩膜图形；

F2)在形成有掩膜图形的所述变形梁下层结构和吸热反光板下层结构上沉积一层金膜层；

F3)去除光刻胶，得到变形梁上层结构和吸热反光板上层结构；

所述步骤G)具体包括：

将步骤F)得到的样品放入氢氟酸溶液中，去除所述硅基底上未刻蚀的氧化硅，得到光学读出红外传感器。