[发明专利]一种仿生光读出非制冷红外焦平面及其制备方法

摘要

本发明公开了一种仿生光读出非制冷红外焦平面及其制备方法，属于非制冷红外焦平面探测器领域技术领域。本发明借鉴Morpho蝴蝶翅膀微纳结构与红外辐射相互作用，产生可见光变化的波长转换特性，将其应用于光读出非制冷红外成像焦平面阵列的研究。采用光刻工艺、ICP‑RIE刻蚀工艺、镀膜工艺、选择性侧向腐蚀工艺和PDMS微纳结构复制工艺相结合的MEMS工艺来制备仿蝴蝶翅膀鳞片的复杂三维微纳结构；本发明开发出可行的具有高光学灵敏度光读出非制冷红外成像焦平面探测像元阵列，将为下一代红外成像技术中红外探测单元微纳结构的开发提技术基础。

主权项

一种仿生光读出非制冷红外焦平面及其制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：用光刻技术在（111）单晶硅片上加工出微米尺度的光栅条纹，其中光栅条纹要平行于{110}晶面，从而使得ICP‑Bosch工艺刻蚀后光栅侧壁是{110}晶面；步骤2：采用ICP‑Bosch工艺在硅基底上刻蚀出微米尺度的{110}晶面侧壁带纳尺度波纹结构的光栅条纹，对刻蚀后的样品采用APM (SC‑1）方法（配方：NH4OH/H2O2 /H2O=1:1:5，温度为80℃）以去除光刻胶和ICP‑Bosch工艺刻蚀后产生的碳氟化合物；步骤3：样品表面倾斜一定角度，采用电子束蒸发工艺沉积一层Cr作为湿法腐蚀的掩膜，由于样品表面倾斜一定角度，使得蒸发运动物质的垂直运动方向和光栅侧壁表面面有一定的角度，从而可以使{110}晶面侧壁波纹的底部覆盖一层Cr；步骤4：利用单晶硅各向异性腐蚀的特点，采用湿法腐蚀工艺，用KOH溶液腐蚀出分层微纳结构；步骤5：用稀硫酸去掉金属Cr，烘干，制备出硅基仿蝴蝶鳞片分层微纳结构；步骤6：以硅基微纳结构为模具，结合单壁碳纳米管掺杂PDMS微纳成型工艺制备出仿蝴蝶翅膀鳞片的复杂三维微纳结构以提高对红外辐射探测敏感性，即得所述新型仿生非制冷红外焦平面探测器像元。