[发明专利]一种低温缓冲层技术制备柔性氧化钒复合薄膜的方法

说明书

一种低温缓冲层技术制备柔性氧化钒复合薄膜的方法。一种氧化钒复合薄膜的制备方法，包括，步骤一，在衬底上形成耐高温柔性材料薄膜，以形成基片；步骤二，在所述基片上的所述柔性材料薄膜上形成氧化钒缓冲层；步骤三，对形成有所述氧化钒缓冲层的基片进行退火；步骤四，在所述氧化钒缓冲层上再次形成氧化钒薄膜。上述方法制备过程简单，且容易控制，通过该制备方法所获得的复合柔性薄膜表面均匀、结构致密、成膜质量好、结晶良好、与聚酰亚胺结合紧密且不易脱落，为柔性氧化钒器件，例如氧化钒太赫兹探测器的制备奠定了基础。

技术领域

本发明涉及一种微电子半导体技术薄膜的制备方法，特别是一种使用了低温缓冲层技术的制备柔性氧化钒太赫兹探测器热敏薄膜材料的制备方法。

背景技术

太赫兹波是指频率在0.1～10THz(1THz＝10¹²Hz)范围内的电磁波，对应波长范围为3mm～30μm，位于毫米波与红外波之间。太赫兹波探测技术在爆炸物及生化探测、军用通信、战略导弹、航空航天飞行器等无损探测、隐藏武器检查、战地医疗等军用技术方面，以及在机场或重要场合的安全检查、医学人体成像、环境监测、植物结构研究、地质勘查、考古及文物鉴定等民用技术方面都具有重大的科学价值。

在太赫兹波的开发和利用当中，太赫兹信号的检测至关重要。由于太赫兹辐射光子能量只有毫电子伏特(0.414～41.4meV)，与分子的低频振动和转动能量相当，所以，环境或器件的微小噪音往往就会掩盖住太赫兹微弱的检测信号。为此，传统的太赫兹探测器需要深低温工作环境(液氦温度以下)、高度灵敏的超导检测材料(如NbN类材料、钇钡铜氧(YBaCuO)以及它们的衍生物等)等特殊条件，以提高探测器的信噪比。然而，这些特殊要求导致了传统的太赫兹探测器存在器件结构复杂、体积庞大、制造难度大、成本高等缺点，同时也限制了相关应用研究的深入开展。所以，研制更加简易的探测材料和器件结构、减小器件体积、降低制造成本，是太赫兹探测技术发展的一个重要趋势。

目前报道的相关太赫兹探测器均为在硅基底上制备，器件加工难度较大：根据红外微测辐射热计微桥的“λ/4原理”，应用到太赫兹检测，如若需检测波长为100μm(3THz)，则微桥谐振腔的高度需达到25μm(注：红外探测器仅为1～2μm)，而且微桥的制造精度为0.1～1μm。目前的器件材料及加工技术(MEMS)均难以满足相关要求。

基于柔性基底的VO_x太赫兹探测器，则能够避开复杂的CMOS工艺，降低制备工艺的难度，减少制造探测器的成本。但目前有关于柔性太赫兹探测器的报道极少，主要是因为要在柔性基底上制备质量好的VO_x热敏薄膜，需要在高温(400℃)下生长，而绝大多数的柔性材料不具备耐高温的性能。

现有技术“一种基于柔性基底的太赫兹调制器膜材料的制备方法”

(CN201310272361.7)公开了一种基于柔性基底聚酰亚胺的VO₂薄膜，此薄膜是在低温下通过磁控溅射制备金属V膜，然后在氧气氛围内，在250～300℃温度下，热处理30～180s获得VO_x薄膜。由于该薄膜是在低温下生长，且热处理温度较低，不足以生长出质量好VO_x的薄膜，故制得的薄膜晶型较差，主要为非晶组织，表面不致密，性能较差，不适合应用于在柔性太赫兹探测器上。

此外，现有技术还有在聚酰亚胺(PI)上生长的VO_x，但都使用低温(300℃)溅射沉积，或者使用化学溶液水热生长。低温PI基底上生长的VO_x主要呈现非晶态，结晶程度低，性能较差，而基于现有的制备方法在高温沉积的VO_x呈现岛状生长，表面起伏大，不利于形成稳定的电学性能。

发明内容