[发明专利]高TCR吸收敏感复合薄膜的THz探测结构及制备方法

权利要求书

1.一种高TCR吸收敏感复合薄膜的THz探测结构，用于太赫兹波辐射的探测与成像，其特征在于：该探测结构包括吸收敏感复合薄膜、微桥结构和读出电路三个部分，吸收敏感复合薄膜(30)是高TCR细胞色素C溶液与碳纳米管复合材料混合制成的；微桥结构包括电极(26)、支撑层(25)、缓冲层(24)、牺牲层(23)和底层反射层(22)，读出电路包括微桥结构的接口(21)。

2.根据权利要求1所述的一种高TCR吸收敏感复合薄膜的THz探测结构，其特征在于：顶层的吸收敏感复合薄膜(30)同时具有吸收层和敏感层功能，该薄膜制作于微桥结构的支撑层(25)之上，与电极(26)相连；支撑层(25)和电极(26)制作于牺牲层(23)之上，构成微桥桥面，并通过缓冲层(24)与衬底读出电路接口(21)相连；牺牲层(23)制作于底层反射层(22)之上，反射层(22)位于衬底读出电路结构(20)顶部；衬底读出电路结构(20)制作于硅片衬底(1)之上，顶部带有与微桥连接的衬底读出电路接口(21)。

3.根据权利要求1所述的高TCR吸收敏感复合薄膜的THz探测结构，其特征在于微桥结构包括去除牺牲层(23)形成的空腔，该空腔顶部是微桥桥面，底部是底层反射层构成，空腔高度1.5～3μm，对所吸收的太赫兹波具有谐振作用。

4.高TCR吸收敏感复合薄膜的制备方法，其特征在于，是由高TCR的细胞色素C溶液与碳纳米管复合材料混合后制成，包括以下步骤：

①以碳纳米管为原料，使用二甲基甲酰胺(DMF)作为分散剂，环氧树脂(聚氨酯)聚乙烯缩丁醛(PVB)作为成膜树脂，按比例混合成溶液，混合溶液中，固含量为2％，薄膜中的碳纳米管含量为50％；

②以2mg细胞色素C：1ml去离子水：1ml磷酸盐缓冲液，制备浓度为60-90μm/l的细胞色素C溶液，其中磷酸盐缓冲液主要组成为K₂HPO₃和KH₂PO₃，浓度为：0.05-0.2mol/l，PH值为6-7.5；

③将制备好的细胞色素C溶液与碳纳米管复合材料混合液以1:1的比例混合，用超声清洗器分散均匀，制成细胞色素C溶液与碳纳米管复合材料的混合溶液；

④用带刻度的针筒量取一定量的混合溶液于上装液杯中，调整N₂瓶压力和喷枪出口，用N₂送液，使混合溶液通过喷枪形成为雾状，喷涂到微桥结构上，反复以上工艺，直到到达需要的厚度要求，形成吸收敏感复合薄膜。

5.高TCR吸收敏感复合薄膜的THz探测结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

①在带有读出电路的底层反射层上生长牺牲层，用自动涂胶轨道进行光敏聚酰亚胺的涂覆并图形化，使牺牲层图案边缘的断面形状呈现正梯形形状，露出读出电路的电路接口，其中牺牲层的材料为聚酰亚胺、二氧化硅、氧化的多孔硅和磷硅玻璃等；

②在已有牺牲层图案的衬底上用AZ5214光刻制备金属铝缓冲层图形,然后用磁控溅射法制备金属铝薄膜，铝薄膜的厚度在0.3～1.5μm范围内,最后用丙酮溶液在超声条件下进行光刻胶的剥离，剥离后在片面留下铝缓冲层图形；

③在步骤②所得的器件上用PECVD设备及混频溅射技术制作低应力的氮化硅支撑层，制备氮化硅层的厚度范围在0.2～1μm范围内,然后对该层薄膜进行光刻和刻蚀，刻蚀出支撑桥面的图形，露出电极接口；

④在步骤③所得的器件上用AZ5214光刻胶进行NiCr电极图形的制备,然后用磁控溅射法制备NiCr薄膜，NiCr薄膜的厚度在0.05～1μm范围内，最后用丙酮也在超声条件下进行光刻胶的剥离，剥离后在片面留下NiCr电极图形，要求电极层与电极接口电连接；

⑤用氧气等离子体轰击器件释放牺牲层，形成微桥结构，然后在微桥顶层用喷涂的方法制备吸收敏感复合薄膜，吸收敏感复合薄膜是高TCR细胞色素C溶液与碳纳米管复合材料混合制成的，最后进行真空封装形成探测单元。

6.根据权利要求5所述的高TCR吸收敏感复合薄膜的THz探测结构的制备方法，其特征在于喷涂的吸收敏感复合薄膜的厚度为0.2～2μm。

7.根据权利要求5所述的高TCR吸收敏感复合薄膜的THz探测结构的制备方法，其特征在于，顶层的吸收敏感复合薄膜采用喷涂的方法制备，多次喷涂后放置于室温干燥环境下干燥一天，去除薄膜内溶剂。