[发明专利]热释电灵敏元的制备方法

说明书

本发明涉及一种热释电灵敏元的制备方法，包括步骤：（1）减薄后的热释电晶体在清洗后进行退火处理；（2）采用真空蒸镀工艺，分别在热释电晶体的两侧面镀制上电极和下电极；（3）采用真空蒸镀工艺，通过在镀膜夹具下方安装图形化工装，以在热释电晶体的上电极上镀制吸收层，在真空蒸镀工艺开始前和结束后均烘烤预设时间；（4）降温后，破空取件，即得本发明的热释电灵敏元特殊设计的图形化单元，能够提高吸收效率；上、下电极和图形化吸收层全部采用真空热蒸发镀膜的工艺方法，过程控制简单，适合生产制程。

技术领域

本发明涉及热释电探测器技术领域，具体地涉及一种热释电灵敏元的制备方法。

背景技术

非制冷热释电红外传感器具有重要的军事和商业价值，特别是在消防、城市管廊、石油化工等行业具有重要甚至不可替代的作用。热释电效应在传感器技术上的广泛应用始于1970年。现今，热释电探测器因其构造简单，坚固耐用以及性能优异成为深受欢迎的热学红外探测器。

热释电探测器的核心部件是热释电灵敏元，它是一种特殊性能的单晶材料。此单晶是由带反向电荷的单元组成，例如，规律排列的带电离子，也就是所谓的晶格。在描述晶体的32种点群中有10种具有极性，即负电荷中心和正电荷中心不重合，此类晶体具有自发极化现象并且存在晶轴。由于自发极化强度和温度有关，故此类晶体具有热释电效应，传感器技术也正是应用了此效应。

热释电单晶（热释电材料）需要减薄并且在垂直于晶轴方向的表面镀上电极，上表面电极还需要镀上一层吸收层（黑化层）才能使用。当红外辐射到达这一吸收层，热释电材料升温，表面电荷形成；如果辐射消失，反向极化电荷产生。

在热释电芯片制作过程中，吸收层的制备是其关键的一步。因为热释电红外探测器要想获得较好的敏感性和响应速度，就必须对辐射光学有较高的吸收率和较低的热容率。随着研究的深入，大家逐渐认识到黑化的金膜作为吸收层能够满足以上要求。但其也存在膜层牢固度不高，不易图形化的缺点，使其主要用于实验室制备，较少用于生产制程。

杨建明等公开的热释电红外探测器吸收层研究中，提到通过加热和充氮气可以实现牢固的金黑膜层，但实际生产过程中的牢固度仍然不够，另外其直接在晶体表面镀制金黑吸收层不利于后续实际生产中电极的打线工艺。因此，需要一套更加牢固和可靠的工艺来实现图形化的吸收层。

发明内容

本发明的主要目的就是针对以上存在的问题，提供一种提高吸收效率以及膜层牢固度的热释电灵敏元的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的热释电灵敏元的制备方法，所述的制备方法包括步骤：

（1）减薄后的热释电晶体在清洗后进行退火处理；

（2）采用真空蒸镀工艺，分别在热释电晶体的两侧面镀制上电极和下电极；

（3）采用真空蒸镀工艺，通过在镀膜夹具下方安装图形化工装，以在热释电晶体的上电极上镀制吸收层，在真空蒸镀工艺开始前和结束后均烘烤预设时间，所述的图形化工装具有至少一个工装单元，每个工装单元对应一个热释电灵敏元，每个所述的工装单元具有第一镂空区域、第二镂空区域、以及分隔所述的第一镂空区域和第二镂空区域的连接区域，所述的连接区域设置成具有中央部分和从所述的中央部分延伸的两悬臂，所述的图形化工装设置成在真空蒸镀吸收层时，形成具有被金黑覆盖的第一区域和位于所述的第一区域的中央的第二区域的图形，所述的第二区域为未被金黑覆盖的区域；

（4）降温后，破空取件，即得本发明的热释电灵敏元。

较佳地，在所述的步骤（1）中，采用超声波进行清洗；所述的退火处理的退火温度为450℃～550℃，恒温退火时间为7～9h，升降温速度≤5℃/min。

较佳地，所述的步骤（2）具体包括步骤：