[发明专利]一种非制冷微测辐射热计及其制备方法

权利要求书

1.一种非制冷微测辐射热计，包括微桥结构，其特征在于，该微桥结构中的热敏电阻材料和光吸收材料层为氧化钒-碳纳米管复合膜，该氧化钒-碳纳米管复合膜是由一维碳纳米管和两维氧化钒薄膜复合而成。

2.根据权利要求1所述的非制冷微测辐射热计，其特征在于，所述微桥结构为三层夹心结构：最底层是一层非晶氮化硅薄膜，作为微桥的支撑与绝缘材料层；中间层是一层或者多层氧化钒-碳纳米管复合膜，作为微测辐射热计的热敏感层和光吸收层；表层是一层非晶氮化硅薄膜，作为热敏薄膜的钝化层以及应力的调控层。

3.一种微测辐射热计的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

①清洗含有集成电路的单晶硅片衬底，利用反应器沉积一层非晶二氧化硅膜作为钝化层；

②在二氧化硅钝化层的表面，利用反应器沉积一层厚度为100～1000nm的金属铝，作为微桥的反射层；

③在上述金属铝的表面光刻出悬浮微桥的桥墩图形，刻蚀该金属铝层至下面的二氧化硅钝化层，形成微桥桥墩孔和金属铝孤岛；

④在上述金属铝孤岛的表面，旋涂一层厚度为1～4μm的光敏聚酰亚胺薄膜；

⑤对聚酰亚胺薄膜进行光刻处理，形成聚酰亚胺薄膜孤岛和悬浮微桥的桥墩孔，然后进行亚胺化处理；

⑥在聚酰亚胺薄膜孤岛和桥墩孔的表面，利用反应器沉积一层非晶氮化硅膜，厚度为10～1500nm，作为微桥的支撑与绝缘材料，然后，制备氧化钒-碳纳米管复合膜结构；

⑦利用反应器沉积一层厚度为10～500nm的金属，图形化，作为器件的电极；

⑧利用反应器，在金属电极、以及氧化钒-碳纳米管复合膜的表面，沉积覆盖一层非晶氮化硅膜，厚度为10～1500nm，作为电极和热敏薄膜的钝化层、以及器件应力的调控层；

⑨在上述复合薄膜的表面光刻出悬浮微桥结构图形，刻蚀该复合薄膜层至聚酰亚胺层，形成悬浮微桥的桥面、桥腿和桥墩图形；

⑩采用氧等离子体去除桥面及桥腿图形底部的聚酰亚胺薄膜，形成空腔，构成微测辐射热计。

4.根据权利要求3所述的微测辐射热计的制备方法，其特征在于，步骤⑥中，氧化钒-碳纳米管复合膜结构的制备方法包括以下步骤：

①清洗衬底，吹干后备用；

②把事先制备好的碳纳米管放在烧杯当中，与有机溶剂混合，超声分散，然后，把分散液转移到经清洁处理的衬底的表面，使溶剂挥发，形成网状、互联的碳纳米管膜；

③把步骤②得到的分散有碳纳米管膜的衬底放入抽为真空的反应器中，利用反应器生长一层氧化钒膜，所生长的氧化钒膜分散在碳纳米管的表面、以及管与管的间隙当中，退火，形成氧化钒-碳纳米管复合膜结构；

④冷却至室温后，从反应器中取出；

⑤根据需要，依次重复碳纳米管分散、氧化钒沉积和退火步骤，形成氧化钒-碳纳米管多层复合膜结构。

5.根据权利要求4所述的微测辐射热计的制备方法，其特征在于，在步骤②中，分散碳纳米管的方法为旋涂、或电泳、印刷移植中的一种，当采用旋涂的方法时，所用的分散液为乙醇、或异丙醇、异丁醇、异戊醇、异己醇中的一种。

6.根据权利要求4所述的微测辐射热计的制备方法，其特征在于，步骤②中所得到的碳纳米管横卧在衬底的表面、呈网状互联结构，碳纳米管为单壁或多壁碳纳米管，碳纳米管的直径为1～50nm，碳纳米管的长度为50～30000nm。

7.根据权利要求4所述的微测辐射热计的制备方法，其特征在于，在步骤②中，采用的碳纳米管为未经功能化处理、或者是已经过功能化处理的碳纳米管，功能化处理方法为：采用浓H₂SO₄与浓HNO₃混合液、浓硝酸、高锰酸钾和Fenton法处理中的一种，引入-COOH、-COH或-CNH₂官能团。

8.根据权利要求4所述的微测辐射热计的制备方法，其特征在于，在步骤③中，氧化钒膜的制备方法为磁控溅射、电子束蒸发、金属有机化合物化学气相沉积、原子层沉积中的一种；当采用磁控溅射方法时，所用的靶材为金属钒、或钒的氧化物VO_x，x满足1.0≤x≤2.5，所用的反应气体为氩气与氧气的混合气且氧气在混合气中的百分比为0.2～20％，沉积温度为50～500℃。