[发明专利]氧化钒复合薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于非制冷红外探测器的氧化钒复合薄膜及其制备方法，制备方法包括步骤：在基片的表面制备一层绝缘层；采用直流磁控溅射法，在绝缘层上制备一层氧化钒薄膜；将氧化钒薄膜在氮气气氛下进行退火处理，退火处理过程中对氧化钒薄膜施加偏置功率；采用直流磁控溅射法，在经退火处理后的氧化钒薄膜上制备一层纳米钛薄膜；将制备了纳米钛薄膜的复合物在氧气气氛下的真空环境中进行退火处理。制备得到的复合薄膜具有较高的电阻温度系数和红外吸收率，光学、电学综合性优良，用作非制冷红外探测器的热敏电阻材料或红外吸收材料时，能显著提高器件的综合性能，适用于高灵敏度的非制冷红外探测器，实用价值高。

技术领域

本发明涉及非制冷红外探测技术领域，具体涉及一种用于非制冷红外探测器的氧化钒复合薄膜及其制备方法。

背景技术

红外探测器把不可见的红外热辐射转化为可检测的电信号，实现对外界事务的观察。红外探测器分为量子探测器和热探测器两类。热探测器又称非制冷型红外探测器，可以在室温下工作，具有稳定性好、集成度高、价格低等优点，在军事、商业和民用等领域有广泛的应用前景。非制冷红外探测器主要包括热释电、热电偶、热敏电阻三种类型，其中，基于热敏电阻的微测辐射热计焦平面探测器，是近年发展非常迅猛的一种非制冷红外探测器。

在热敏电阻材料中，氧化钒薄膜具有较好的电学性能和光学性能，是最常用的非制冷探测器热敏电阻材料。然而，由于氧化钒的V-O化学键(如V＝O、O-V-O等)的伸缩振动及弯曲振动的吸收峰大多处在中红外区域(约10μm)，而在远红外区域(40～1000μm)的吸收较弱，即总红外吸收率较低，不利于红外光的吸收探测，且现有的氧化钒薄膜的电阻温度系数(TCR)一般为-2％/K～-2.5％/K，用作非制冷红外探测器的微测辐射热计时，探测器的灵敏度不够高，难以满足市场对高信噪比和高灵敏度的红外探测器的需求，亟待一种电学和光学性能更优良的新型热敏电阻材料。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种用于非制冷红外探测器的氧化钒复合薄膜及其制备方法，相比现有的氧化钒薄膜，该复合薄膜具有更高的电阻温度系数和红外吸收率，光学、电学等综合性能优良，适用于高灵敏度的非制冷红外探测器，且制备方法简单易操作，适宜大规模生产，具有较高的实用价值。

第一方面，本发明提供了一种用于非制冷红外探测器的氧化钒复合薄膜，包括氧化钒层和氧化钛层，氧化钛层位于氧化钒层的表面，氧化钛层中的钛元素的质量为复合薄膜的总质量的0.1～10％，复合薄膜的厚度为

优选的，氧化钛层中的钛元素的质量为复合薄膜的总质量的1～5％，复合薄膜的厚度为进一步优选为或

本发明提供的氧化钒复合薄膜，也可称为氧化钒-氧化钛复合薄膜，一方面利用氧化钛优良的电学性能和化学稳定性，改善传统氧化钒薄膜化学稳定性差和红外吸收率低等缺点，另一方面，利用氧化钒的电阻低、成膜连续性好以及电阻温度系数较高的优点，弥补氧化钛在这些方面的不足。本发明充分利用氧化钒和氧化钛互补的特性，且通过两者相互配合，组成的复合薄膜相比现有氧化钒薄膜具有更高的电阻温度系数和红外吸收率，即光学、电学综合性能更高，用作非制冷红外探测器的热敏电阻材料或红外吸收材料时，能显著提高探测器的综合性能，适用于高灵敏度的非制冷红外探测器。

第二方面，本发明提供了上述复合薄膜的制备方法，包括如下步骤：

S101：在基片的表面制备一层绝缘层；

S102：采用直流磁控溅射法，在绝缘层上制备一层氧化钒薄膜；

S103：将S102中制备的氧化钒薄膜在氮气气氛下进行退火处理，退火处理过程中对氧化钒薄膜施加偏置功率；

S104：采用直流磁控溅射法，在S103中经退火处理后的氧化钒薄膜上制备一层纳米钛薄膜，纳米钛薄膜由粒度为2～20nm的纳米钛颗粒组成，纳米钛颗粒的粒度优选为10～15nm；