[发明专利]悬臂梁热电堆及其制备方法

权利要求书

1.一种悬臂梁热电堆，包括热电堆单体，所述热电堆单体包括衬底(1)以及设置于所述衬底(1)正面上方的红外敏感体结构；其特征是：

所述红外敏感体结构包括位于衬底(1)正面的器件支撑层(2)、位于所述器件支撑层(2)上的热绝缘层(5)、位于所述热绝缘层(5)上的吸收层(9)以及包裹于热绝缘层(5)与吸收层(9)内的热偶，所述热偶包括若干交替排布的N型热电材料体(3)以及P型热电材料体(4)，所述N型热电材料体(3)与P型热电材料体(4)通过热电材料连接体(8)依次串接；

在所述衬底(1)内的上部设置衬底腔(13)，所述衬底腔(13)从衬底(1)的正面向所述衬底(1)的背面方向延伸；位于所述衬底腔(13)正上方的热偶形成热电堆热端区，位于所述衬底腔(13)外的热偶形成热电堆冷端区；

所述N型热电材料体(3)包括N型热电冷端部(14)、N型热电过渡部(15)以及N型热电热端部(16)，N型热电热端部(16)位于衬底腔(13)的正上方，所述N型热电热端部(16)通过N型热电过渡部(15)与N型热电冷端部(14)连接，所述N型热电热端部(16)的宽度大于N型热电冷端部(14)的宽度，

所述P型热电材料体(4)包括P型热电热端部(17)以及P型热电冷端部(18)，P型热电热端部(17)位于衬底腔(13)的正上方，P型热电热端部(17)的宽度大于P型热电冷端部(18)的宽度；

N型热电材料体(3)与相邻的P型热电材料体(4)构成热电偶对，对组成热电偶对的N型热电材料体(3)与P型热电材料体(4)，N型热电材料体(3)内的N型热电热端部(16)与P型热电材料体(4)内的P型热电热端部(17)相互平行，且N型热电材料体(3)内的N型热电冷端部(14)与P型热电材料体(4)内的P型热电冷端部(18)相互平行，且N型热电材料体(3)内的N型热电热端部(16)与P型热电材料体(4)内的P型热电热端部(17)通过一热电材料连接体(8)电连接。

2.根据权利要求1所述的悬臂梁热电堆，其特征是：所述器件支撑层(2)为氧化硅、氮化硅或氧化硅-氮化硅-氧化硅的复合层；器件支撑层(2)的厚度为

3.根据权利要求1或2所述的悬臂梁热电堆，其特征是：所述热绝缘层(5)包括氧化硅层，所述热绝缘层(5)的厚度为吸收层(9)包括氮化硅层、黑金、炭黑、石墨烯或PI纳米森林，所述吸收层(9)的厚度为热电材料连接体(8)的材料包括Al、Ti、Ni、AlCu、AlCr、NiCu、AlTi、AlSi或CrAu。

4.根据权利要求3所述的悬臂梁热电堆，其特征是：对所述吸收层(9) 以及热绝缘层(5)刻蚀得到衬底释放口(12)，利用所述衬底释放口(12)对衬底(1)进行湿法腐蚀时，以在衬底(1)内的上部制备得到衬底腔(13)；所述衬底腔(13)的深度为150μm～350μm；所述湿法腐蚀的液体包括TMAH溶液或KOH溶液。

5.根据权利要求1所述的悬臂梁热电堆，其特征是：在衬底(1)上同时制备多个红外敏感体结构，以通过所述红外敏感体结构与衬底(1)配合得到多个热电堆单体，且得到的多个热电堆单体呈阵列分布；

当多个热电堆单体呈阵列分布时，在衬底(1)上还同时制备与热电堆单体数量相一致的MOSFET器件(29)，且在衬底(1)上方还设置偏置电压连接体、MOS器件选通连接组以及输出电压连接组，其中，热电堆单体与MOSFET器件(29)间呈一一对应连接，MOS器件选通连接组内器件选通连接体的数量与阵列中的列数相一致，输出电压连接组内输出电压连接体的数量与阵列中的行数相一致；

所有热电堆单体的负极端(19)与偏置电压连接体连接，热电堆单体的正极端(20)与所对应MOSFET器件(29)的漏极端电连接；同一列MOSFET器件(29)的栅极端与MOS器件选通连接组内相应的器件选通连接体电连接，同一行MOSFET器件(29)的源极端与输出电压连接组内相应的输出电压连接体电连接。