[发明专利]石墨烯氧化钒红外探测器、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了石墨烯氧化钒红外探测器、制备方法及其应用，其中探测器包括响应部，包括基体，形成于基体上的电极，电极在基体表面形成有空缺部分，形成于电极上的石墨烯层，石墨烯层、电极以及基体限定所述空缺部分为腔结构，形成于石墨烯层上的Parylene薄膜层，形成于Parylene薄膜层上的氧化钒层，氧化钒层至少部分与电极电连接。本发明的探测器，制备工艺较为简单，而且石墨烯悬臂梁结构能够充分发挥石墨烯优秀的力学性能，也有助于充分发挥氧化钒红外探测器的性能，提高探测灵敏度。

技术领域

本发明是关于传感器，特别是关于一种石墨烯氧化钒红外探测器、制备方法及其应用。

背景技术

氧化钒是一种具有相变性质的金属氧化物，对于红外光线的光电转换效率高，而且具有较大的电阻温度系数，可作为热敏电阻应用于很多领域。基于氧化钒的红外探测器原理是当外界的红外辐射能量被氧化钒热敏材料感应吸收，从而导致氧化钒热敏电阻温度变化，引起热敏电阻的阻值发生变化。目前广泛使用的单片式非制冷焦平面探测器是微测辐射热计，氧化钒是最常用的非制冷探测器热敏电阻材料。氧化钒非制冷焦平面探测器组件由读出电路、微桥结构列阵、氧化钒薄膜材料、封装组成。其中氧化钒薄膜的作用是将红外辐射转变成电信号；微桥结构将在其上的氧化钒薄膜悬空起来，其极小的热容量和热导率保证探测元有足够高的热灵敏度，一般用氮化硅作为微机械支撑和热绝缘结构的薄膜材料；读出电路将每个探测元的信号读出，得到温度分布，利用其温度分布完成成像，同时作为微桥结构的支撑衬底。传统的氧化钒非制冷焦平面探测器的关键制备工艺较为复杂。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种探测器，制备工艺较为简单，而且石墨烯悬臂梁结构能够充分发挥石墨烯优秀的力学性能，也有助于充分发挥氧化钒红外探测器的性能，提高探测灵敏度。

为实现上述目的，本发明的实施例提供了石墨烯氧化钒红外探测器，包括响应部，响应部包括基体，

形成于基体上的电极，电极在基体表面形成有空缺部分，

形成于电极上的石墨烯层，石墨烯层、电极以及基体限定空缺部分为腔结构，

形成于石墨烯层上的Parylene薄膜层。当然为了满足氧化钒与电极的连接，石墨烯和Parylene薄膜还可以通过刻蚀的形式，比如形成较大的空槽或者微孔结构，使氧化钒薄膜能够与电极接触，两层薄膜的形状保持相同。

形成于Parylene薄膜层上的氧化钒层，氧化钒层至少部分与电极电连接。

在本发明的一个或多个实施方式中，电极为中空的环形，空缺部分为环形的电极贴合在基体上所形成的中空部分。

在本发明的一个或多个实施方式中，氧化钒层完全地覆盖Parylene薄膜层，并通过氧化钒层的边沿部分连接到电极，石墨烯层和Parylene薄膜层限定于氧化钒层的覆盖空间内。

在本发明的一个或多个实施方式中，电极的厚度为80-100nm。

在本发明的一个或多个实施方式中，石墨烯层为单层石墨烯或多层石墨烯。

在本发明的一个或多个实施方式中，Parylene薄膜层的厚度为30-50nm。Parylene薄膜层其材质可以选自Parylene N、Parylene C、Parylene D、Parylene HT等。

在本发明的一个或多个实施方式中，氧化钒层的厚度为50-100nm。

在本发明的一个或多个实施方式中，基体包括硅衬底以及形成与硅衬底上的二氧化硅层，电极形成于二氧化硅层上。