[发明专利]一种红外增强吸收金属纳米材料及其制备方法

说明书

一种红外增强吸收金属纳米材料及其制备方法，材料包括：钽酸锂晶片，钽酸锂晶片的下表面自上而下依次设有Ti/Cr层和Au层，钽酸锂晶片的上表面自下而上依次设有Ti/Cr层以及Al层和金黑层。方法包括：在钽酸锂晶片的下表面自上而下依次制备Ti/Cr层和Au层，在钽酸锂晶片的上表面自下而上依次制备Ti/Cr层以及Al层；在Al层表面制备一层高分子粘附层；将不锈钢掩模板置于钽酸锂晶片的上方；采用高纯金粒为原料，通过惰性气体氛围热蒸镀的方式，在高分子粘附层的上表面制备金黑层。采用本发明提升宽谱吸收率、提升衬底粘附性以及实现图形化大面积制备，该方法制备工艺简单，产品可靠性好，适合产业化生产。

技术领域

本发明涉及红外传感器功能材料领域，具体涉及一种红外增强吸收金属纳米材料及其制备方法。

背景技术

红外探测器及模组系统具有重要的军事和商业应用价值。当前红外探测器已用于许多行业领域，诸如物联网智能硬件、NDIR气敏传感器、安防报警系统、碳硫仪、火焰探测模组等。基于热释电、热电堆原理的非制冷红外探测器由于具有响应时间短、噪声低、探测波段宽和无需制冷等许多优点在红外探测领域得到越来越多的应用。

热释电红外探测器的性能主要由探测率、响应时间等表征，红外吸收材料性能优劣与探测器性能息息相关。要在中红外宽波段范围内获得较高的探测率，就要求探测器的吸收层对红外线的吸收率高(即反射率低)；响应速度快就要求吸收层的热容小。因此，在广谱宽波段范围内具有较高吸收率红外吸收功能层对于热释电探测器性能至关重要，直接影响响应时间、探测率等核心参数指标。

近年来，国内外不少科研团队、公司对红外增强吸收材料的研究取得了一定的成果，最主要的吸收层材料有以下几种分类：①纳米碳材料，其中纳米炭黑具有良好的纳米结构和较高的吸收率，但吸收带宽窄，只能面向常见气体检测，并且与衬底粘附性不好，易脱落，此外，高吸收率碳纳米管制备流程复杂，石墨烯转移困难，均与实际产品开发不兼容；②超材料，通过设计结构参数，可实现对光的完全吸收，但超材料和炭黑有同样的问题，即吸收带宽窄，仅可以用作面向常见气体检测的红外探测器的红外吸收层；③NiCr合金吸收材料，制备过程中的衬底旋转对磁控溅射设备提出了较高的要求；④多孔金黑吸收材料，采用热蒸镀制备的金黑红外吸收层的吸收率在95％以上，可实现宽谱探测，同时能够在高吸收率和低热容之间达到最好的折中，但在应用中仍然存在问题：金黑薄膜结构较脆，与衬底粘附性差，在实际应用中易脱落，并且与晶圆级图形化制备的兼容性还有待进一步开发，因此，在一定程度上限制了其应用。

发明内容

针对上述已有技术存在的不足，本发明提供一种在中红外波段宽谱范围的高吸收、粘附性好、可晶圆级图形化的红外增强吸收金属纳米材料及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种红外增强吸收金属纳米材料，其特征在于，所述材料包括：钽酸锂晶片，所述钽酸锂晶片的下表面自上而下依次设有Ti/Cr层(即Ti层或Cr层)和Au层，所述钽酸锂晶片的上表面自下而上依次设有Ti/Cr层以及Al层、高分子粘附层和金黑层。

进一步地，所述高分子粘附层为502胶或者AB胶水。

一种上述的红外增强吸收金属纳米材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)在钽酸锂晶片的下表面自上而下依次制备Ti/Cr层和Au层，在钽酸锂晶片的上表面自下而上依次制备Ti/Cr层以及Al层；

(2)在Al层表面制备一层高分子粘附层；

(3)将不锈钢掩模板置于经步骤(2)得到的钽酸锂晶片的上方；

(4)采用高纯金粒为原料，通过惰性气体氛围热蒸镀的方式，在高分子粘附层的上表面制备金黑层。

进一步地，所述步骤(1)采用的制备方法为磁控溅射或热蒸镀方法。