[发明专利]一种中红外探测器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光电子探测器技术领域，具体涉及一种中红外探测器及其制备方法。

背景技术

红外光电探测器是一种接收光信号并使之转换为电信号的一种设备，红外探测器根据其敏感面是否需要制冷分为制冷性红外探测器和非制冷红外探测器。前者主要用于高端军事领域，而后者由于省去了制冷装置，且具备体积小、功耗低、环境适应性强、寿命长等优点而更广泛的应用。

    20世纪30年代以来，在1-3um及3-5um光谱范围内的非制冷光电探测器依然以低成本的硫化铅和硒化铅为主（中红外光谱范围内，铅盐探测器灵敏度、可靠性优于碲化镉探测器、锑砷铟探测器）。根据铅盐半导体的内光电效应制备出的本征光电导探测器广泛应用于测温、探测、制导、预警、天文观测领域。

   化学浴沉积法制备铅盐半导体薄膜是化学成膜的一种传统技术应用，通常采用硫脲或硒脲与铅盐通过在碱性环境下化学沉积而生成（司俊杰，制备红外探测器光敏薄膜的方法，中国，CN 101170149A  2008-4-30；陈凤金等化学浴沉积PbSe多晶薄膜及其光电性能初探[J].红外技术.2009），利用这一方法制备的铅盐薄膜拥有相对较好的光电性能，在红外探测领域应用广泛。

    目前国内对于铅盐探测器的性能报道甚少，大多仍停留在研发阶段。而依照国外近三十年的发展来看，主要有两种制备方式，一种就是如上所述的传统低成本的化学浴法（Infrared detectors, 1984, Vol.443, Pages 60-94,San Diego, California），经过多年的发展，目前诸如美国Calsensors等公司可以将此类铅盐探测器的探测率提高到室温下1×10¹⁰cm·Hz^1/2/W以上；另外一种就是西班牙詹姆马丁等（Semicond. Sci. Technol. 11(1996) 1740-1744）用热蒸发的方法制备的铅盐探测器，其探测率只有1×10⁹cm·Hz^1/2/W。

发明内容

本发明的目的是提供一种中红外探测器及其制备方法，本发明制备方法得到的红外探测器在提升了响应率、信噪比的同时又降低了制作成本。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

    本发明提供一种中红外探测器，包括衬底、铅盐薄膜和钝化层，所述铅盐薄膜由如下原料制成：硒代硫酸钠溶液、醋酸铅溶液、氢氧化钾水溶液和可溶性淀粉溶液；其中，硒代硫酸钠溶液、醋酸铅溶液、氢氧化钾水溶液和可溶性淀粉溶液的质量体积百分比浓度之比为1：（0.8～3.5）：（0.5～25）：（0.0001～0.001）；硒代硫酸钠溶液、醋酸铅溶液、氢氧化钾水溶液和可溶性淀粉溶液的体积比为1：（0.5～2.0）：（0.5～4）：（0.01～0.1）。

  所述硒代硫酸钠溶液的质量体积百分比浓度为2～200g/L。

  所述衬底为熔融石英、普通玻璃、超白玻璃、氟化钙或表面氧化的硅片。

  所述的中红外探测器的制备方法，由如下步骤组成：

   （1）衬底的清洗：按照标准清洗工艺清洗衬底，高纯氮气吹干后干燥储存；

   （2）沉积溶液的配置：于搅拌速度300～500rpm搅拌下，按照上述配方将醋酸铅溶液投入氢氧化钾水溶液中，搅拌至反应完全，以9～12mL/min的滴加速度依次滴加硒代硫酸钠溶液和可溶性淀粉溶液，搅拌均匀后得到无色透明的沉积溶液；

   （3）铅盐薄膜基片的制备：首先将步骤（2）得到的沉积溶液移入沉积容器中，沉积容器置于温度为50～100℃水浴中，接着将步骤（1）得到的衬底悬挂在沉积溶液的中部，于搅拌速度为30～50rpm下搅拌沉积2.5～3h得到铅盐薄膜基片；

   （4）退火处理：将步骤（3）得到的铅盐薄膜基片置于退火炉中于温度为300～500℃下退火处理30～90min；

   （5）钝化保护：将步骤（4）退火后的铅盐薄膜基片进行镀膜处理；

   （6）将步骤（5）钝化保护后的铅盐薄膜基片进行切割、封装得到产品。

    步骤（5）中镀膜选用的试剂为硫化锌、二氧化硅或氟化钙。

    步骤（5）中镀膜选用镀膜机为热蒸发、磁控溅射或电子束蒸发。

步骤（6）封装采用标准TO系列封装工艺。