[发明专利]一种金属掺杂非晶碳薄膜材料、其制备方法与应用

权利要求书

1.一种能够同时作为红外热敏材料与红外吸收材料的金属掺杂非晶碳薄膜材料，其特征是：在非晶碳结构中掺杂金属元素形成；

所述非晶碳由石墨相sp2和金刚石相sp3组成；

所述金属元素包括钛、铬、钨中的一种或者几种；

所述金属元素的质量百分比为7％～15％；

并且，所述金属元素固溶于非晶碳结构，或者/和以金属碳化物纳米晶镶嵌于非晶碳结构；

所述金属掺杂非晶碳薄膜材料的电阻温度系数为1.5％/K～3.5％/K，电阻率为2～4×10^-3Ω·cm；

所述金属掺杂非晶碳薄膜材料的厚度为纳米级时，对2.5um～25um波长范围内的红外光的吸收率为35％～65％。

2.如权利要求1所述的金属掺杂非晶碳薄膜材料，其特征是：厚度小于或者等于100纳米时，对2.5um～25um波长范围内的红外光的吸收率为35％～65％。

3.如权利要求1或2所述的金属掺杂非晶碳薄膜材料作为红外热敏材料的应用。

4.如权利要求1或2所述的金属掺杂非晶碳薄膜材料作为红外吸收材料的应用。

5.如权利要求1或2所述的金属掺杂非晶碳薄膜材料同时作为红外热敏材料与红外吸收材料的应用。

6.如权利要求1或2所述的金属掺杂非晶碳薄膜材料的制备方法，其特征是：采用双靶复合磁控溅射，靶材分别为石墨靶与金属靶，将衬底置于真空腔体中进行磁控溅射沉积。

7.如权利要求6所述的金属掺杂非晶碳薄膜材料的制备方法，其特征是：石墨靶与金属靶的溅射电流比为3:1～6:1。

8.如权利要求6所述的金属掺杂非晶碳薄膜材料的制备方法，其特征是：沉积过程中衬底施加脉冲负偏压-50V～-100V。

9.如权利要求6所述的金属掺杂非晶碳薄膜材料的制备方法，其特征是：沉积过程中衬底在真空腔体中进行公自转。

10.一种非制冷型微测辐射热计红外焦平面探测器，包括硅衬底以及位于硅衬底上的微桥结构，其特征是：微桥结构表面是权利要求1或2所述的金属掺杂非晶碳薄膜材料。

11.如权利要求10所述的非制冷型微测辐射热计红外焦平面探测器，其特征是：所述的金属掺杂非晶碳薄膜厚度为30～80nm。

12.如权利要求10所述的非制冷型微测辐射热计红外焦平面探测器的制备方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)采用MEMS技术在硅衬底表面生长微桥结构；

(2)将步骤(1)得到的具有微桥结构的硅衬底置于真空腔体中，采用双靶复合磁控溅射，靶材分别为石墨靶与金属靶，在微桥结构表面进行磁控溅射沉积。

13.如权利要求12所述的金属掺杂非晶碳薄膜材料的制备方法，其特征是：所述步骤(2)中，首先采用Ar离子辉光刻蚀或Ar离子束刻蚀对微桥结构表面进行清洗，然后在微桥结构表面进行磁控溅射沉积。