非製冷焦平面探測器低溫激活薄膜吸氣劑及其製備方法與流程
2023-08-12 23:58:51 1
本發明涉及非製冷焦平面探測器，尤其是一種適用於非製冷焦平面探測器，低溫激活、高吸氣性能的非製冷焦平面探測器低溫激活薄膜吸氣劑及其製備方法。
背景技術：
非製冷焦平面探測器，其性能需要在高真空環境下方能保持，而探測器的組件由於內部材料放氣，導致真空度降低。為了達到維持非製冷焦平面探測器組件內部真空品質與理想工作環境的目的，會在探測器內部增加吸氣劑，利用吸氣劑吸附探測器內部產生的氣體，目前常用的吸氣劑材料有柱狀吸氣劑和片狀吸氣劑，但兩者的體積都較大、成本高，在使用過程中，容易因為振動發生掉顆粒的情況，同時焊接工藝複雜，導致組件的可靠性差，同時隨著非製冷紅外焦平面探測器的發展，其封裝形式越來越小型化，傳統的柱狀吸氣劑或片狀吸氣劑已經不能滿足使用要求。
技術實現要素：
本發明所要解決的就是現有非製冷焦平面探測器中使用的吸氣劑體積大，不能滿足小尺寸封裝形式要求的問題，提供一種適用於非製冷焦平面探測器，低溫激活、高吸氣性能的非製冷焦平面探測器低溫激活薄膜吸氣劑及其製備方法。
本發明的非製冷焦平面探測器低溫激活薄膜吸氣劑及其製備方法，其特徵在於該吸氣劑包括調節層和氣體吸收層，調節層沉積在非製冷焦平面探測器窗口上，氣體吸收層沉積在調節層上，調節層為Ti、Zr、AL、Cr、Cu、Fe、Pt或Ru中的任意一種金屬，吸收層為Zr與Co兩種材料，以及Y、La、Ce中的至少一種材料形成的多元合金；調節層與窗口之間形成一緻密的過度層，過度層厚度為20~50nm，調節層厚度為1~2μm，吸收層厚度為2~5μm。
所述的薄膜吸氣劑，通過以下步驟進行製備：
1）探測器窗口採用甲苯、丙酮和無水乙醇等三種清洗溶液，通過超聲波進行清洗，每種清洗溶液清洗時間為15min，之後再用等離子清洗機清洗10min；
2）將步驟1中清洗乾淨的探測器窗口裝配到蒸鍍所用的工裝夾具裡，並安裝到雙槍電子束設備的蒸發樣品臺上；
3）將樣品臺真空抽到至少0.0001Pa，25O℃烘烤30min～60min，採用電子槍蒸發一層調節層，然後採用雙電子槍同時蒸發調節層和NaCl，多孔結構的大小由NaCl蒸發速率控制；
4）將步驟3中得到樣件放到純水中浸泡60min，並採用超聲波清洗機純水超聲清洗三遍，每遍15min左右，然後用無水乙醇進行脫水；
5）將步驟4中得到的樣件放到箱式鍍膜機內，真空小於0.001Pa時開始烘烤加熱，加熱至150～250℃烘烤60min～120min；
6）步驟5完成後，當系統真空小於0.0001Pa時，採用電子束蒸發氣體吸收層，在薄膜沉積以前需要對靶材預沉積5min左右，然後開始沉積，沉積時間在50min～250min，樣品臺轉動速度為30～60r/min，之後樣品臺自熱冷卻，即可得到製備完成的帶有吸氣劑的探測器窗口。
所述的氣體吸收層，其Zr含量為70 wt%～80wt%，Co含量為10 wt%～25 wt%，Y、La、Ce含量佔1 wt%～10 wt%。
在使用時，首先將探測器經過200～300℃激活45～90min後，即可大量吸收多數的活性氣體。
本發明的非製冷焦平面探測器低溫激活薄膜吸氣劑及其製備方法，採用了多孔結構的薄膜吸氣劑，其中多孔結構能控控制薄膜吸氣劑的微觀結構，能抑制紅外窗口對薄膜吸氣劑的毒化作用，同時多孔結構的過渡層較為緻密，並與紅外窗口金屬功函數較為匹配，增強了薄膜吸氣劑在襯底上的附著力，可配合掩膜、光刻等非製冷焦平面探測器兼容的工藝，獲得精度較高的圖案，滿足非製冷焦平面探測器陶瓷封裝和晶圓級封裝的圖形化要求，同時滿足其高可靠性和長壽命所需的真空工作環境的要求，同時易於大批量生產和降低生產成本。
具體實施方式
實施例1：一種非製冷焦平面探測器低溫激活薄膜吸氣劑及其製備方法，該吸氣劑包括調節層和氣體吸收層，調節層沉積在非製冷焦平面探測器窗口上，氣體吸收層沉積在調節層上，調節層為Ti金屬，吸收層為Zr、Co以及Y材料形成的多元合金，其中Zr含量為70 wt%，Co含量為20 wt%，Y含量為10 wt%。調節層與窗口之間形成一緻密的過度層，過度層厚度為20nm，調節層厚度為1μm，吸收層厚度為2μm。
該薄膜吸氣劑，通過以下步驟進行製備：
1）探測器窗口採用甲苯、丙酮和無水乙醇等三種清洗溶液，通過超聲波進行清洗，每種清洗溶液清洗時間為15min，之後再用等離子清洗機清洗10min；
2）將步驟1中清洗乾淨的探測器窗口裝配到蒸鍍所用的工裝夾具裡，並安裝到雙槍電子束設備的蒸發樣品臺上；
3）將樣品臺真空抽到至少0.0001Pa，25O℃烘烤30min～60min，採用電子槍蒸發一層調節層，然後採用雙電子槍同時蒸發調節層和NaCl，多孔結構的大小由NaCl蒸發速率控制；
4）將步驟3中得到樣件放到純水中浸泡60min，並採用超聲波清洗機純水超聲清洗三遍，每遍15min左右，然後用無水乙醇進行脫水；
5）將步驟4中得到的樣件放到箱式鍍膜機內，真空小於0.001Pa時開始烘烤加熱，加熱至150～250℃烘烤60min～120min；
6）步驟5完成後，當系統真空小於0.0001Pa時，採用電子束蒸發氣體吸收層，在薄膜沉積以前需要對靶材預沉積5min左右，然後開始沉積，沉積時間在50min～250min，樣品臺轉動速度為30～60r/min，之後樣品臺自熱冷卻，即可得到製備完成的帶有吸氣劑的探測器窗口。
在使用時，首先將探測器經過200～300℃激活45～90min後，即可大量吸收多數的活性氣體。
實施例2：一種非製冷焦平面探測器低溫激活薄膜吸氣劑及其製備方法，該吸氣劑包括調節層和氣體吸收層，調節層沉積在非製冷焦平面探測器窗口上，氣體吸收層沉積在調節層上，調節層為Zr金屬，吸收層為Zr、Co以及La材料形成的多元合金，其中Zr含量為80 wt%，Co含量為10 wt%，La含量為10 wt%。調節層與窗口之間形成一緻密的過度層，過度層厚度為20nm，調節層厚度為1μm，吸收層厚度為2μm。
該薄膜吸氣劑，通過以下步驟進行製備：
1）探測器窗口採用甲苯、丙酮和無水乙醇等三種清洗溶液，通過超聲波進行清洗，每種清洗溶液清洗時間為15min，之後再用等離子清洗機清洗10min；
2）將步驟1中清洗乾淨的探測器窗口裝配到蒸鍍所用的工裝夾具裡，並安裝到雙槍電子束設備的蒸發樣品臺上；
3）將樣品臺真空抽到至少0.0001Pa，25O℃烘烤30min～60min，採用電子槍蒸發一層調節層，然後採用雙電子槍同時蒸發調節層和NaCl，多孔結構的大小由NaCl蒸發速率控制；
4）將步驟3中得到樣件放到純水中浸泡60min，並採用超聲波清洗機純水超聲清洗三遍，每遍15min左右，然後用無水乙醇進行脫水；
5）將步驟4中得到的樣件放到箱式鍍膜機內，真空小於0.001Pa時開始烘烤加熱，加熱至150～250℃烘烤60min～120min；
6）步驟5完成後，當系統真空小於0.0001Pa時，採用電子束蒸發氣體吸收層，在薄膜沉積以前需要對靶材預沉積5min左右，然後開始沉積，沉積時間在50min～250min，樣品臺轉動速度為30～60r/min，之後樣品臺自熱冷卻，即可得到製備完成的帶有吸氣劑的探測器窗口。
在使用時，首先將探測器經過200～300℃激活45～90min後，即可大量吸收多數的活性氣體。
實施例3：一種非製冷焦平面探測器低溫激活薄膜吸氣劑及其製備方法，該吸氣劑包括調節層和氣體吸收層，調節層沉積在非製冷焦平面探測器窗口上，氣體吸收層沉積在調節層上，調節層為AL金屬，吸收層為Zr、Co、Y以及La材料形成的多元合金，其中AL含量為70 wt%，Co含量為25 wt%，Y含量為2 wt%，La含量為3%。調節層與窗口之間形成一緻密的過度層，過度層厚度為50nm，調節層厚度為2μm，吸收層厚度為5μm。
該薄膜吸氣劑，通過以下步驟進行製備：
1）探測器窗口採用甲苯、丙酮和無水乙醇等三種清洗溶液，通過超聲波進行清洗，每種清洗溶液清洗時間為15min，之後再用等離子清洗機清洗10min；
2）將步驟1中清洗乾淨的探測器窗口裝配到蒸鍍所用的工裝夾具裡，並安裝到雙槍電子束設備的蒸發樣品臺上；
3）將樣品臺真空抽到至少0.0001Pa，25O℃烘烤30min～60min，採用電子槍蒸發一層調節層，然後採用雙電子槍同時蒸發調節層和NaCl，多孔結構的大小由NaCl蒸發速率控制；
4）將步驟3中得到樣件放到純水中浸泡60min，並採用超聲波清洗機純水超聲清洗三遍，每遍15min左右，然後用無水乙醇進行脫水；
5）將步驟4中得到的樣件放到箱式鍍膜機內，真空小於0.001Pa時開始烘烤加熱，加熱至150～250℃烘烤60min～120min；
6）步驟5完成後，當系統真空小於0.0001Pa時，採用電子束蒸發氣體吸收層，在薄膜沉積以前需要對靶材預沉積5min左右，然後開始沉積，沉積時間在50min～250min，樣品臺轉動速度為30～60r/min，之後樣品臺自熱冷卻，即可得到製備完成的帶有吸氣劑的探測器窗口。
在使用時，首先將探測器經過200～300℃激活45～90min後，即可大量吸收多數的活性氣體。
實施例4：一種非製冷焦平面探測器低溫激活薄膜吸氣劑及其製備方法，該吸氣劑包括調節層和氣體吸收層，調節層沉積在非製冷焦平面探測器窗口上，氣體吸收層沉積在調節層上，調節層為Cr金屬，吸收層為Zr、Co、Y以及Ce材料形成的多元合金，其中AL含量為70 wt%，Co含量為25 wt%，Y含量為2 wt%，Ce含量為3%。調節層與窗口之間形成一緻密的過度層，過度層厚度為35nm，調節層厚度為2μm，吸收層厚度為3μm。
該薄膜吸氣劑，通過以下步驟進行製備：
1）探測器窗口採用甲苯、丙酮和無水乙醇等三種清洗溶液，通過超聲波進行清洗，每種清洗溶液清洗時間為15min，之後再用等離子清洗機清洗10min；
2）將步驟1中清洗乾淨的探測器窗口裝配到蒸鍍所用的工裝夾具裡，並安裝到雙槍電子束設備的蒸發樣品臺上；
3）將樣品臺真空抽到至少0.0001Pa，25O℃烘烤30min～60min，採用電子槍蒸發一層調節層，然後採用雙電子槍同時蒸發調節層和NaCl，多孔結構的大小由NaCl蒸發速率控制；
4）將步驟3中得到樣件放到純水中浸泡60min，並採用超聲波清洗機純水超聲清洗三遍，每遍15min左右，然後用無水乙醇進行脫水；
5）將步驟4中得到的樣件放到箱式鍍膜機內，真空小於0.001Pa時開始烘烤加熱，加熱至150～250℃烘烤60min～120min；
6）步驟5完成後，當系統真空小於0.0001Pa時，採用電子束蒸發氣體吸收層，在薄膜沉積以前需要對靶材預沉積5min左右，然後開始沉積，沉積時間在50min～250min，樣品臺轉動速度為30～60r/min，之後樣品臺自熱冷卻，即可得到製備完成的帶有吸氣劑的探測器窗口。
在使用時，首先將探測器經過200～300℃激活45～90min後，即可大量吸收多數的活性氣體。
實施例5：一種非製冷焦平面探測器低溫激活薄膜吸氣劑及其製備方法，該吸氣劑包括調節層和氣體吸收層，調節層沉積在非製冷焦平面探測器窗口上，氣體吸收層沉積在調節層上，調節層為Cu金屬，吸收層為Zr、Co、La以及Ce材料形成的多元合金，其中AL含量為70 wt%，Co含量為25 wt%，La含量為3 wt%，Ce含量為2%。調節層與窗口之間形成一緻密的過度層，過度層厚度為30nm，調節層厚度為2μm，吸收層厚度為4μm。
該薄膜吸氣劑，通過以下步驟進行製備：
1）探測器窗口採用甲苯、丙酮和無水乙醇等三種清洗溶液，通過超聲波進行清洗，每種清洗溶液清洗時間為15min，之後再用等離子清洗機清洗10min；
2）將步驟1中清洗乾淨的探測器窗口裝配到蒸鍍所用的工裝夾具裡，並安裝到雙槍電子束設備的蒸發樣品臺上；
3）將樣品臺真空抽到至少0.0001Pa，25O℃烘烤30min～60min，採用電子槍蒸發一層調節層，然後採用雙電子槍同時蒸發調節層和NaCl，多孔結構的大小由NaCl蒸發速率控制；
4）將步驟3中得到樣件放到純水中浸泡60min，並採用超聲波清洗機純水超聲清洗三遍，每遍15min左右，然後用無水乙醇進行脫水；
5）將步驟4中得到的樣件放到箱式鍍膜機內，真空小於0.001Pa時開始烘烤加熱，加熱至150～250℃烘烤60min～120min；
6）步驟5完成後，當系統真空小於0.0001Pa時，採用電子束蒸發氣體吸收層，在薄膜沉積以前需要對靶材預沉積5min左右，然後開始沉積，沉積時間在50min～250min，樣品臺轉動速度為30～60r/min，之後樣品臺自熱冷卻，即可得到製備完成的帶有吸氣劑的探測器窗口。
在使用時，首先將探測器經過200～300℃激活45～90min後，即可大量吸收多數的活性氣體。
實施例6：一種非製冷焦平面探測器低溫激活薄膜吸氣劑及其製備方法，該吸氣劑包括調節層和氣體吸收層，調節層沉積在非製冷焦平面探測器窗口上，氣體吸收層沉積在調節層上，調節層為Fe金屬，吸收層為Zr、Co、La以及Ce材料形成的多元合金，其中AL含量為70 wt%，Co含量為25 wt%，La含量為2 wt%，Ce含量為3%。調節層與窗口之間形成一緻密的過度層，過度層厚度為40nm，調節層厚度為2μm，吸收層厚度為4μm。
該薄膜吸氣劑，通過以下步驟進行製備：
1）探測器窗口採用甲苯、丙酮和無水乙醇等三種清洗溶液，通過超聲波進行清洗，每種清洗溶液清洗時間為15min，之後再用等離子清洗機清洗10min；
2）將步驟1中清洗乾淨的探測器窗口裝配到蒸鍍所用的工裝夾具裡，並安裝到雙槍電子束設備的蒸發樣品臺上；
3）將樣品臺真空抽到至少0.0001Pa，25O℃烘烤30min～60min，採用電子槍蒸發一層調節層，然後採用雙電子槍同時蒸發調節層和NaCl，多孔結構的大小由NaCl蒸發速率控制；
4）將步驟3中得到樣件放到純水中浸泡60min，並採用超聲波清洗機純水超聲清洗三遍，每遍15min左右，然後用無水乙醇進行脫水；
5）將步驟4中得到的樣件放到箱式鍍膜機內，真空小於0.001Pa時開始烘烤加熱，加熱至150～250℃烘烤60min～120min；
6）步驟5完成後，當系統真空小於0.0001Pa時，採用電子束蒸發氣體吸收層，在薄膜沉積以前需要對靶材預沉積5min左右，然後開始沉積，沉積時間在50min～250min，樣品臺轉動速度為30～60r/min，之後樣品臺自熱冷卻，即可得到製備完成的帶有吸氣劑的探測器窗口。
在使用時，首先將探測器經過200～300℃激活45～90min後，即可大量吸收多數的活性氣體。
實施例7：一種非製冷焦平面探測器低溫激活薄膜吸氣劑及其製備方法，該吸氣劑包括調節層和氣體吸收層，調節層沉積在非製冷焦平面探測器窗口上，氣體吸收層沉積在調節層上，調節層為Pt金屬，吸收層為Zr、Co、La以及Ce材料形成的多元合金，其中AL含量為70 wt%，Co含量為25 wt%，La含量為2 wt%，Ce含量為3%。調節層與窗口之間形成一緻密的過度層，過度層厚度為40nm，調節層厚度為2μm，吸收層厚度為4μm。
該薄膜吸氣劑，通過以下步驟進行製備：
1）探測器窗口採用甲苯、丙酮和無水乙醇等三種清洗溶液，通過超聲波進行清洗，每種清洗溶液清洗時間為15min，之後再用等離子清洗機清洗10min；
2）將步驟1中清洗乾淨的探測器窗口裝配到蒸鍍所用的工裝夾具裡，並安裝到雙槍電子束設備的蒸發樣品臺上；
3）將樣品臺真空抽到至少0.0001Pa，25O℃烘烤30min～60min，採用電子槍蒸發一層調節層，然後採用雙電子槍同時蒸發調節層和NaCl，多孔結構的大小由NaCl蒸發速率控制；
4）將步驟3中得到樣件放到純水中浸泡60min，並採用超聲波清洗機純水超聲清洗三遍，每遍15min左右，然後用無水乙醇進行脫水；
5）將步驟4中得到的樣件放到箱式鍍膜機內，真空小於0.001Pa時開始烘烤加熱，加熱至150～250℃烘烤60min～120min；
6）步驟5完成後，當系統真空小於0.0001Pa時，採用電子束蒸發氣體吸收層，在薄膜沉積以前需要對靶材預沉積5min左右，然後開始沉積，沉積時間在50min～250min，樣品臺轉動速度為30～60r/min，之後樣品臺自熱冷卻，即可得到製備完成的帶有吸氣劑的探測器窗口。
在使用時，首先將探測器經過200～300℃激活45～90min後，即可大量吸收多數的活性氣體。
實施例7：一種非製冷焦平面探測器低溫激活薄膜吸氣劑及其製備方法，該吸氣劑包括調節層和氣體吸收層，調節層沉積在非製冷焦平面探測器窗口上，氣體吸收層沉積在調節層上，調節層為Ru金屬，吸收層為Zr、Co、La以及Ce材料形成的多元合金，其中AL含量為70 wt%，Co含量為25 wt%，La含量為2 wt%，Ce含量為3%。調節層與窗口之間形成一緻密的過度層，過度層厚度為40nm，調節層厚度為2μm，吸收層厚度為4μm。
該薄膜吸氣劑，通過以下步驟進行製備：
1）探測器窗口採用甲苯、丙酮和無水乙醇等三種清洗溶液，通過超聲波進行清洗，每種清洗溶液清洗時間為15min，之後再用等離子清洗機清洗10min；
2）將步驟1中清洗乾淨的探測器窗口裝配到蒸鍍所用的工裝夾具裡，並安裝到雙槍電子束設備的蒸發樣品臺上；
3）將樣品臺真空抽到至少0.0001Pa，25O℃烘烤30min～60min，採用電子槍蒸發一層調節層，然後採用雙電子槍同時蒸發調節層和NaCl，多孔結構的大小由NaCl蒸發速率控制；
4）將步驟3中得到樣件放到純水中浸泡60min，並採用超聲波清洗機純水超聲清洗三遍，每遍15min左右，然後用無水乙醇進行脫水；
5）將步驟4中得到的樣件放到箱式鍍膜機內，真空小於0.001Pa時開始烘烤加熱，加熱至150～250℃烘烤60min～120min；
6）步驟5完成後，當系統真空小於0.0001Pa時，採用電子束蒸發氣體吸收層，在薄膜沉積以前需要對靶材預沉積5min左右，然後開始沉積，沉積時間在50min～250min，樣品臺轉動速度為30～60r/min，之後樣品臺自熱冷卻，即可得到製備完成的帶有吸氣劑的探測器窗口。
在使用時，首先將探測器經過200～300℃激活45～90min後，即可大量吸收多數的活性氣體。