[发明专利]一种非制冷热电偶红外探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种非制冷热电偶红外探测器，其特征在于，该非制冷热电偶红外探测器由下至上依次包括：

在硅衬底上热氧化形成的氧化硅薄层；

沉积在氧化硅薄层上的高塞贝克系数金属层；

具有热隔离作用的热绝缘层；

高红外辐射吸收的黑硅材料层；以及

表面钝化层；

其中，高塞贝克系数金属层采用铝、金或钛，作为该非制冷热电偶红外探测器的冷端，热绝缘层包括具有热绝缘特性的氧化硅和氮化硅且氮化硅形成于氧化硅之上，或者热绝缘层是以氧化硅作为牺牲层得到的空腔，高红外辐射吸收的黑硅材料层作为该非制冷热电偶红外探测器的热端，表面钝化层采用氮化硅。

2.根据权利要求1所述的非制冷热电偶红外探测器，其特征在于，所述黑硅材料层采用具有过饱和掺杂硫系元素并带有表面织构的硅材料，该过饱和掺杂硫系元素包括S、Se和Te，是通过超快激光辐照硫系元素氛围下的硅材料或高能离子注入实现的。

3.根据权利要求2所述的非制冷热电偶红外探测器，其特征在于，所述黑硅材料层的表面织构为采用超快激光和硫系元素对黑硅材料进行刻蚀所形成的过饱和掺杂的晶锥结构或网格结构。

4.根据权利要求3所述的非制冷热电偶红外探测器，其特征在于，所述超快激光为皮秒激光、飞秒激光或纳秒激光。

5.一种制备权利要求1至4中任一项所述非制冷热电偶红外探测器的方法，其特征在于，该方法包括：

在硅衬底上热氧化形成氧化硅薄层；

在氧化硅薄层上沉积高塞贝克系数金属层；

在高塞贝克系数金属层上依次沉积氧化硅和氮化硅薄膜作为热绝缘层；

对所沉积的氧化硅和氮化硅薄膜进行开孔；

在氧化硅和氮化硅薄膜上沉积非晶硅薄膜，并制备高红外辐射吸收的黑硅材料层；

在黑硅材料层上沉积氮化硅作为表面钝化层；以及

对该氮化硅层和该黑硅材料层开孔，并沉积金属引线。

6.根据权利要求5所述的制备非制冷热电偶红外探测器的方法，其特征在于，所述高塞贝克系数金属层采用铝、金或钛。

7.根据权利要求5所述的制备非制冷热电偶红外探测器的方法，其特征在于，所述在高塞贝克系数金属层上依次沉积氧化硅和氮化硅薄膜是采用等离子体增强化学气相沉积方法实现的。

8.根据权利要求5所述的制备非制冷热电偶红外探测器的方法，其特征在于，所述对所沉积的氧化硅和氮化硅薄膜进行开孔是采用光刻和腐蚀工艺实现的。

9.根据权利要求5所述的制备非制冷热电偶红外探测器的方法，其特征在于，所述在氧化硅和氮化硅薄膜上沉积非晶硅薄膜是采用低温沉积的方法实现的，所述制备高红外辐射吸收的黑硅材料层是在硫系元素氛围下采用超快激光掺杂的方法或采用离子注入+超快激光辐照的方法实现的。

10.根据权利要求5所述的制备非制冷热电偶红外探测器的方法，其特征在于，所述对该氮化硅层和该黑硅材料层开孔是采用光刻和腐蚀方法实现的。