專利名稱：一種用于微測輻射熱計的氧化釩薄膜及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及非制冷紅外探測、及非制冷太赫茲探測技術領域，具體涉及一種微測 輻射熱計的熱敏電阻材料及光吸收材料、以及其制備方法。
背景技術：
紅外探測器把不可見的紅外熱輻射轉化為可檢測的電信號，實現(xiàn)對外界事務的觀 察。紅外探測器分為量子探測器和熱探測器兩類。熱探測器又稱非制冷型紅外探測器，可 以在室溫下工作，具有穩(wěn)定性好、集成度高、和價格低等優(yōu)點，在軍事、商業(yè)和民用等領域有 廣泛的應用前景。非制冷紅外探測器主要包括熱釋電、熱電偶、熱敏電阻等三種類型，其中， 基于熱敏電阻的微測輻射熱計焦平面探測器，是近年發(fā)展非常迅猛的一種非制冷紅外探測
( # B Leonard P. Chen, "Advanced FPAs for Multiple Applications"Proc. SPIE, 4721,1-15(2002)文獻)。太赫茲探測器是把波長更長的太赫茲波段的電磁波輻射轉化為 可檢測的電信號，實現(xiàn)對外界事務的觀察。太赫茲也有多種型號的探測器，其中，非制冷太 赫茲微測輻射熱計具有與非制冷紅外微測輻射熱計類似的結構，可以通過對后者的改進來 獲取。微測輻射熱計的紅外、或太赫茲輻射探測過程，主要通過懸浮的微橋結構來完成，所 以，懸浮微橋是影響器件制造成敗及性能高低的關鍵性因素。微測輻射熱計對構造其懸浮 微橋的薄膜材料，尤其是核心的熱敏電阻材料，有特殊的要求，體現(xiàn)在相關材料應具有合 適的電學、光學、及力學性能等。有多種材料可以用作紅外探測器、或太赫茲探測器微測輻射熱計的熱敏電阻材 料。其中，氧化釩薄膜具有非常優(yōu)良的電學及光學性能，而且，材料制備的集成度高，是最 常用的高性能非制冷紅外探測器、或非制冷太赫茲探測器的熱敏電阻材料。1994年2月 15日授權的Honeywll公司的Barrett Ε. Cole等人申報的美國專利USP 5286976，以及文 獻 H. Jerominek, F. Picard,et al. , "Micromachined, uncooled, VO2-based, IR bolometer arrays", Proc. SPIE, 2746,60-71 (1996)，分別描述了基于氧化釩熱敏電阻膜的紅外探測器 結構。然而，由于釩原子的電子結構為3d34s2，其中的4s及3d軌道皆可失去部分或全部電 子，所以，傳統(tǒng)的氧化釩薄膜的制備方法，例如磁控濺射、電子束蒸發(fā)、激光脈沖沉積等，含 有其本身無法克服的缺點即所制備的氧化釩薄膜中V元素的價態(tài)復雜、薄膜化學結構的 穩(wěn)定性差等。例如，采用磁控濺射制備氧化釩薄膜時，其中的V元素一般包括0、+2、+3、+4、 +5 等多禾中價態(tài)(參見 Xiaomei Wang, Xiangdong Xu, et al. ,"Controlling the growth of VOx films for various optoelectronic applications，，,Proceedings of the 2009 16th IEEE International Symposium on the Physical and Failure Analysis of Integrated Circuits, IPFA，p572_576 (2009)文獻)。由于V元素的組成復雜，制備工藝的微小變化都 會對氧化釩薄膜的化學組成產(chǎn)生較大的影響，從而使薄膜的電學、光學等性能發(fā)生明顯變 化，進而影響到器件的性能。所以，基于氧化釩薄膜的微測輻射熱計的一個主要缺點是氧 化釩薄膜的制備工藝難度大，產(chǎn)品的重復性和穩(wěn)定性差。1994年2月22日授權的David A. Jackson等人申報的美國專利USP5288380,以及2005年8月4日授權的Sung Mooon等人申報的美國專利USP7250604，分別描述了一種 共濺射的方法，用以改進氧化釩薄膜的物理性能。這種方法把事先混有一些金屬雜質(zhì)(如 Ni、Fe、Cr、Mn、W等)的氧化釩材料作為濺射靶材，在一定條件下，濺射這種混合物靶材，使 之形成氣態(tài)組分、然后沉積成膜；或者，采用兩個濺射源分別濺射金屬及氧化釩兩個不同的 靶源，制備含有一定金屬雜質(zhì)的氧化釩(VMxOy，M為金屬雜質(zhì))薄膜，以此控制氧化釩薄膜的 電阻值、電阻溫度系數(shù)、相變溫度等電學性能，滿足紅外探測器的需要。共濺射摻雜金屬的 缺點是金屬雜質(zhì)與氧化釩的濺射速率難以保持一致，所以，該方法制備的薄膜中氧化釩與 金屬的比例往往與靶材并不相同，而且，該比例還可能隨著濺射工藝的波動而劇烈變化。所 以，共濺射的方法難以獲取具有固定計量比、性能穩(wěn)定的VMxOy薄膜。此外，共濺射所需的設 備投資大、工藝技術復雜。溶膠凝膠(Sol-gel)法是另外一種制備氧化釩薄膜的方法，文獻V. N Ovsyuk, et al. , "Uncooled microbolometer IR FPA based on sol-gel VOx，，，Proc. SPIE, 5834, 47-54(2005)，就描述了利用溶膠凝膠法制備用于紅外探測器的氧化釩熱敏薄膜。溶膠凝膠 方法的優(yōu)點是設備簡單，而且，能夠獲取價態(tài)比較集中的氧化釩薄膜、有利于材料性能的有 效控制。但是，如果沒有其它雜質(zhì)的調(diào)節(jié)，那么，常規(guī)溶膠凝膠法所獲取的氧化釩薄膜的電 阻值較大，而且，工作溫度下還會有相變現(xiàn)象，不利于應用在紅外探測器、或太赫茲探測器 當中。2007年6月13日授權的黃維剛等人申報的中國專利200510020789. 8，描述了一種 采用無機溶膠凝膠的方法對氧化釩進行金屬摻雜、以改進相關氧化釩薄膜的性能。該方法 首先把V2O5與MoO3相混合，常壓下加熱到900°C左右，形成熔融物；然后，把熔融物快速倒入 水中，加入草酸、NH4F形成無機溶膠。最后，在350-500°C下退火處理，得到摻有Mo、或W元 素、并包含F(xiàn)元素的氧化釩材料。這種無機溶膠凝膠方法的缺點是(1)溶膠制備的溫度過 高，影響器件集成；⑵產(chǎn)物中包含大量的非金屬F雜質(zhì)，影響材料性能；(3)所獲得的氧化 釩的光吸收率較低，不利于紅外光的吸收探測。這些不足使無機溶膠凝膠法難以直接應用 在紅外探測器氧化釩熱敏薄膜的制造當中。2002年12月3日授權的NEC公司Toru Mori等人申報的美國專利USP6489613，則 描述了另外一種改進紅外探測用氧化釩薄膜性能的溶膠凝膠方法。該發(fā)明利用有機溶膠凝 膠技術，采用釩醇鹽(VO(OR)3)作為反應原料，在溶膠狀態(tài)下往氧化釩中摻入一定量的Cr、 Al、Fe、Mn、Nb、Ta、Ti等金屬雜質(zhì)，經(jīng)退火處理、形成金屬摻雜的氧化釩薄膜，通過摻雜金屬 量的控制使氧化釩的電阻值、電阻溫度系數(shù)(TCR)等電學性能符合紅外探測器的要求。采 用有機溶膠凝膠方法，能夠獲取價態(tài)比較集中的氧化釩薄膜，有利于對薄膜的電阻值、相變 溫度、TCR等參數(shù)進行有效控制，使之滿足紅外探測器的要求。重要的是，有機溶膠凝膠法 的反應溫度較低(< 200°C)，有利于降低對器件集成的負面影響。遺憾的是，常規(guī)有機溶 膠凝膠法含有一些與無機溶膠凝膠法相同的缺點，包括(1)有機、或無機溶膠凝膠法進行 金屬摻雜時，金屬雜質(zhì)在氧化釩薄膜中的穩(wěn)定性差，容易發(fā)生雜質(zhì)擴散、偏析等現(xiàn)象，導致 氧化釩薄膜的性能發(fā)生退變、質(zhì)量下降，難以滿足器件的長期運行需要；(2)有機、或無機 溶膠凝膠法進行金屬摻雜的方法無法有效地提高氧化釩薄膜的光吸收性能。另一方面，碳納米管是一種非常重要的一維納米材料。自1991年，日本的Iijima 發(fā)現(xiàn)碳納米管以來(參見Sumio Ii jima,"Helical microtubules of graphitic carbon，，, Nature, 354, 56, (1991)文獻)，越來越多的研究表明，這種特殊的一維納米材料具有許多獨特的物理與化學性能，在許多領域有廣闊的應用前景。首先，碳納米管具有非常優(yōu)良的 化學穩(wěn)定性，在真空條件中，碳納米管在1200°C的高溫下，其化學結構還能保持穩(wěn)定，而在 大氣環(huán)境中，碳納米管在650°C以下也是化學穩(wěn)定的，顯然，碳納米管的化學穩(wěn)定性遠遠高 于氧化釩薄膜。此外，碳納米管還具有優(yōu)良的電學、光學、及力學等性能，例如，文獻報道 碳納米管的電阻溫度系數(shù)(TCR)能達到0. 3 2. 5% /K，特定條件下，其光吸收系數(shù)能達 到 IO4 5CnT1 (參見 Μ· E. Itkis, F. Borondics, A. Yu. R. C. Haddon, "Bolometric Infrared Photoresponse of Suspended Single-Walled Carbon Nanotube Films，，，Science, 312, 413-416(2006)文獻)。所以，碳納米管是一種具有潛在應用價值的熱敏電阻材料，有望克 服傳統(tǒng)的氧化釩熱敏薄膜的一些缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是如何提供一種用于紅外探測器、或太赫茲探測器等微 測輻射熱計的氧化釩薄膜及其制備方法，該薄膜能提高器件的工作性能，降低原料制造成 本，適宜大規(guī)?；a(chǎn)。本發(fā)明所提出的技術問題是這樣解決的提供一種用于微測輻射熱計的氧化釩薄 膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟①清洗襯底，吹干后備用；②利用反應器，通過金屬催化劑誘導，在清潔襯底的表面直接反應生長成網(wǎng)狀、或 交錯互聯(lián)的碳納米管膜；③把步驟②得到的分散有碳納米管膜的襯底放入抽為真空的反應器中，利用反應 器生長一層氧化釩膜，所生長的氧化釩膜分散在碳納米管的表面、以及管與管的間隙當中， 退火，形成氧化釩-碳納米管復合膜結構；④冷卻至室溫后，從反應器中取出；⑤根據(jù)需要，依次重復碳納米管生長、氧化釩沉積、和退火步驟，形成氧化釩_碳 納米管多層復合膜結構。按照本發(fā)明所提供的用于微測輻射熱計的氧化釩薄膜的制備方法，其特征在于， 在步驟②中，生長復合膜中一維碳納米管的反應器為化學氣相沉積系統(tǒng)、弧光放電系統(tǒng)、激 光燒蝕沉積系統(tǒng)等當中的一種。按照本發(fā)明所提供的用于微測輻射熱計的氧化釩薄膜的制備方法，其特征在于， 在步驟②中，當采用化學氣相沉積系統(tǒng)作為反應生長復合膜當中的一維碳納米管的反應器 時，采用甲烷、乙烯、乙炔、苯等有機物中的一種或幾種有機混合物作為反應氣體，同時采用 Fe、C0、Ni、Au、Pt、M0等金屬當中的一種或幾種金屬的混合物作為催化劑，誘導碳納米管直 接生長在襯底的表面，碳納米管的生長溫度為300 1100°C。按照本發(fā)明所提供的用于微測輻射熱計的氧化釩薄膜的制備方法，其特征在于， 步驟②中所獲得的碳納米管橫臥在襯底的表面、呈網(wǎng)狀或交錯互聯(lián)結構，碳納米管為單壁 或多壁碳納米管，碳納米管的直徑為1 50nm，碳納米管的長度為50 30000nm。按照本發(fā)明所提供的用于微測輻射熱計的氧化釩薄膜的制備方法，其特征在于， 在步驟③中，氧化釩膜的制備方法為磁控濺射、電子束蒸發(fā)、熱蒸發(fā)、金屬有機化合物化學 氣相沉積、激光燒蝕沉積、原子層沉積當中的一種；當采用磁控濺射方法時，所用的靶材為金屬釩、或釩的氧化物V0x，x滿足1. 0 < χ < 2. 5，所用的反應氣體為氬氣與氧氣的混合氣、 且氧氣在混合氣中的百分比為0. 2 20%，沉積溫度為25 500°C。一種用于微測輻射熱計的氧化釩薄膜，其特征在于，該薄膜是由一維碳納米管和 兩維氧化釩薄膜復合而成的氧化釩_碳納米管復合膜，作為紅外探測器、或太赫茲探測器 微測輻射熱計的熱敏電阻材料以及光吸收材料。需要特別說明的是，碳納米管在復合膜中 的存在形態(tài)為線性結構，稱之為一維碳納米管，氧化釩薄膜是膜狀結構，稱之為兩維氧化釩 薄膜。按照本發(fā)明所提供的用于微測輻射熱計的氧化釩薄膜，其特征在于，氧化釩-碳 納米管復合膜內(nèi)含有的氧化釩為非晶態(tài)、或晶態(tài)結構，氧化釩的分子式表示為V0X，其中，χ 滿足1. 0彡X彡2. 5，最佳為X=L 5,2. 0,2. 5。按照本發(fā)明所提供的用于微測輻射熱計的氧化釩薄膜，其特征在于，所述的一維 碳納米管分散在氧化釩當中，呈網(wǎng)狀、或交錯互聯(lián)結構，碳納米管為單壁或多壁碳納米管， 碳納米管的直徑為1 50nm，最佳為2nm、5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm等；碳納米管 的長度為 50 30000nm，最佳為 500nm、800nm、lOOOnm、1200nm、1500nm、2000nm 等；碳納米 管在復合膜中的重量含量為0. 1 98wt. %，最佳為lwt. %U. 5wt. %,2wt. %,2. 5wt. 3wt. %>3. 5wt. %>4wt. %A. 5wt. %>5wt. %>5. 5wt. %>6wt. %>7wt. %>8wt. %>9wt. %> IOwt. %等。按照本發(fā)明所提供的用于微測輻射熱計的氧化釩薄膜，其特征在于，該復合膜 的厚度為 5 1500nm,最佳為 50nm、100nm、120nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、 400nm、450nm、500nm等；復合膜的薄膜方阻為100Ω/ □ 5ΜΩ/ □，最佳為IOkQ/ 口、 20k Ω / 口、50kQ/ □,TOkQ/ 口、90kQ/ 口、IOOkQ/ 口、120kQ/ 口、150kQ/ 口、 170kΩ / 口、200kΩ / 口、300kΩ / 口、400kΩ / 口、500kΩ / □等；復合膜的電阻溫度系數(shù) (TCR)為-0. 5 -4. 5% /K，最佳為-1. 0% /K、_l. 3% /K、-1. 5% /K、_l. 8% /K、_l. 9% / Κ、-2· 0% /Κ、-2· 1% /Κ、-2· 2% /Κ、-2· 5% /K 等。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明考慮到非制冷紅外探測器、及非制冷太赫茲探測器的 特殊要求，同時針對器件中氧化釩現(xiàn)有熱敏電阻薄膜在材料性能和制備方法等方面的不 足，提出一種采用一維碳納米管和兩維氧化釩相復合的材料作為非制冷紅外探測器、及非 制冷太赫茲探測器的熱敏電阻材料及光吸收材料的方法，一方面利用碳納米管優(yōu)良的化學 穩(wěn)定性、力學性能和導電性，改善傳統(tǒng)氧化釩熱敏電阻薄膜的導電性低和化學穩(wěn)定性差等 缺點，同時避免了傳統(tǒng)的摻雜工藝對氧化釩膜產(chǎn)生的負面影響，另一方面，利用氧化釩的高 電阻、以及其優(yōu)良的電阻溫度系數(shù)(TCR)和紅外光等吸收性能，彌補碳納米管在這些方面 的不足，從而提高器件的綜合性能。在此基礎上，通過調(diào)節(jié)氧化釩與碳納米管之間的比例， 還可以更加容易、更加準確地調(diào)節(jié)器件薄膜性能，滿足紅外探測器、或太赫茲探測器的特殊 需要。利用這種由特殊的一維納米材料與兩維薄膜的復合材料制作的非制冷紅外探測器、 或非制冷太赫茲探測器敏感材料，提高了器件的工作性能，降低了原料制造成本，適宜大規(guī) 模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。


圖1是實施本發(fā)明提出的氧化釩_碳納米管復合膜結構的平面圖2是實施本發(fā)明提出的單層的氧化釩-碳納米管復合膜結構的截面圖；圖3是實施本發(fā)明提出的多層的氧化釩-碳納米管復合膜結構的截面圖。其中，1、襯底，2、氧化釩-碳納米管復合膜，210、氧化釩-碳納米管復合膜當中的 碳納米管，220、氧化釩-碳納米管復合膜當中的氧化釩。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步描述本發(fā)明的指導思想是在氧化釩_碳納米管復合膜結構中，利用碳納米管和氧化釩 各自優(yōu)良的電學及光學性能，制備出綜合性能比較優(yōu)良的復合薄膜(如圖1所示)，用作非 制冷型微測輻射熱計的熱敏電阻材料以及光吸收材料，提高紅外探測器、或太赫茲探測器 的性能。本發(fā)明的制備氧化釩_碳納米管復合膜實施例如下①選用表面生長有二氧化硅 膜的硅晶圓片作為薄膜生長的襯底1，先用丙酮超聲清洗、再用甲醇超聲清洗襯底1，然后 用氮氣吹干；②把清潔的襯底1放入抽為真空的反應器中，先制備Fe納米顆粒、作為催化 劑，然后利用乙炔(C2H2)作為反應氣體，采用化學氣相沉積的方法，在襯底1的表面生長一 層碳納米管210，碳納米管210橫臥在襯底的表面、呈網(wǎng)狀或交錯互聯(lián)結構；③把表面生長 有網(wǎng)狀、或交錯互聯(lián)結構的碳納米管210的襯底1放入抽為真空的反應器中，用金屬釩作為 靶材、氬氣作為濺射氣體、氧氣作為反應氣體，采用直流反應磁控濺射的方法、在20(TC下生 長一層厚度為10 1500nm的氧化釩膜220，氧化釩220覆蓋在碳納米管210的表面及管與 管的間隙當中，退火，形成氧化釩_碳納米管復合膜2 ；④樣品冷卻至室溫后，把樣品從磁控 濺射系統(tǒng)中取出；⑤根據(jù)需要，可依次重復碳納米管210生長、氧化釩220沉積、和退火等步 驟，形成氧化釩-碳納米管多層復合膜結構2。在氧化釩-碳納米管復合膜2當中，碳納米 管210的引入，使氧化釩220的電學性能、光學性能、和化學結構穩(wěn)定性等得到有效改進，符 合非制冷紅外探測器、或非制冷太赫茲探測器微測輻射熱計的要求。上述制備實施例的具體工藝包括(1)薄膜生長襯底的準備選用4英寸表面已生 長厚度為400nm的二氧化硅膜的Si (100)硅片(400nm Si02/Si (100))作為薄膜的生長襯底 1，實驗前，先用丙酮于室溫下超聲清洗10分鐘，再用無水甲醇于室溫下超聲清洗10分鐘， 然后用高純氮氣吹干Si02/Si襯底1，備用；(2)碳納米管的可控生長把經(jīng)清潔處理過的 Si02/Si襯底1放入抽為真空的反應器中，先用電子束蒸發(fā)的方法在襯底的表面沉積IOnm 的Fe膜；接著，把含有Fe膜的襯底1轉移到抽為真空的化學氣相沉積(CVD)反應器中，在 700°C溫度下、用流量為lOOsccm的氨氣(NH3)對Si02/Si襯底1上的Fe膜進行處理20分 鐘，形成納米尺寸的Fe催化劑顆粒；然后，把反應氣換成乙炔，利用CVD反應器生長碳納米 管210。生長碳納米管的典型條件為襯底溫度為70(TC ；載氣為高純氬氣(Ar)，其流量為 lOOOsccm;反應氣為乙炔(C2H2),其流量為30sCCm ；反應時間為10分鐘；碳納米管210呈網(wǎng) 狀、或交錯互聯(lián)結構，分布在Si02/Si襯底1的表面；(3)氧化釩220的沉積把表面生長有 網(wǎng)狀、或交錯互聯(lián)的碳納米管210的襯底1放入抽為真空的反應器中，采用高純釩(V)作為 靶材、高純氬氣(Ar)作為濺射氣體、高純氧氣(O2)作為反應氣體，利用直流反應磁控濺射 的方法在200°C下生長一層厚度為5 1500nm的氧化釩膜220。沉積氧化釩220的典型條 件為濺射電壓為350V ；功率為600W ；氧氣在混合氣中的百分比為2% ；襯底溫度為200°C ； 沉積速率約lOnm/min ；沉積生長10分鐘；沉積中主真空室的壓強為1. IPa ；氧化釩膜的厚度約為IOOnm ；退火處理，形成氧化釩-碳納米管復合膜2 ； (4)樣品在主真空室中冷卻到室 溫，然后，把樣品從真空室中取出，即為本發(fā)明提出的氧化釩-碳納米管復合膜；(5)根據(jù)需 要，可依次重復碳納米管210生長、氧化釩220沉積、和退火等步驟，形成氧化釩_碳納米管 多層復合膜結構2，滿足器件需要。本發(fā)明的硅片1清洗不只限于采用丙酮和甲醇溶劑，還包括采用業(yè)內(nèi)所知的其它 溶液和方法進行的清洗。薄膜生長襯底也不受特別限制，除了表面生長有二氧化硅(SiO2) 膜的Si (100)硅片，還包括其它晶向和尺寸的單晶硅片、或者是表面膜為非晶硅膜(a-Si)、 氮化硅(SiNx)膜、氧化硅(SiOx)、氮氧化硅(SiNxOy)膜等其中的一種、以及它們的復合膜等 其它材料的襯底，或者是表面不含任何膜層的不同晶向和尺寸的單晶硅片(根據(jù)襯底種類 不同，采用適當?shù)那逑垂に?。復合膜中碳納米管210也不受特別限制，可以是不同直徑、不 同長度的單壁或多壁碳納米管；本發(fā)明中碳納米管的制備方法也不受特別限制，除了化學 氣相沉積，也可以是弧光放電、激光燒蝕沉積等業(yè)內(nèi)所知的其它生長碳納米管的方法。本發(fā)明中氧化釩220薄膜的制備方法不只限于直流反應磁控濺射技術，還包括 射頻反應磁控濺射、電子束蒸發(fā)(EBE)、熱蒸發(fā)、原子層沉積(ALD)、激光燒蝕沉積(Laer ablation)、金屬有機化合物化學氣相沉積(MOCVD)等業(yè)內(nèi)所知的其它方法制備的氧化釩 薄膜。采用磁控濺射技術制備氧化釩220薄膜時，靶材不只限于金屬釩，還包括釩的氧化 物、以及摻雜的釩金屬、摻雜的釩的氧化物等。
權利要求
一種用于微測輻射熱計的氧化釩薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟①清洗襯底，吹干后備用；②利用反應器，通過金屬催化劑誘導，在清潔襯底的表面直接反應生長成網(wǎng)狀、或交錯互聯(lián)的碳納米管膜；③把步驟②得到的生長有碳納米管膜的襯底放入抽為真空的反應器中，利用反應器生長一層氧化釩膜，所生長的氧化釩膜分散在碳納米管的表面、以及管與管的間隙當中，退火，形成氧化釩 碳納米管復合膜結構；④冷卻至室溫后，從反應器中取出；⑤根據(jù)需要，依次重復碳納米管生長、氧化釩沉積、和退火步驟，形成氧化釩 碳納米管多層復合膜結構。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于紅外探測器的氧化釩薄膜的制備方法，其特征在于，在 步驟②中，生長復合膜中一維碳納米管的反應器為化學氣相沉積系統(tǒng)、弧光放電系統(tǒng)、激光 燒蝕沉積系統(tǒng)當中的一種。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于微測輻射熱計的氧化釩薄膜的制備方法，其特征在于， 在步驟②中，當采用化學氣相沉積系統(tǒng)作為反應生長復合膜中一維碳納米管的反應器時， 采用甲烷、乙烯、乙炔、苯有機物當中的一種或幾種有機混合物作為反應氣體，所述金屬催 化劑采用Fe、C0、Ni、Au、Pt、M0金屬當中的一種或幾種金屬混合物，誘導碳納米管直接生長 在襯底的表面，碳納米管的生長溫度為300 1100°C。
4.根據(jù)權利要求1所述的用于微測輻射熱計的氧化釩薄膜的制備方法，其特征在于， 步驟②中所獲得的碳納米管橫臥在襯底的表面、呈網(wǎng)狀或交錯互聯(lián)結構，碳納米管為單壁 或多壁碳納米管，碳納米管的直徑為1 50nm，碳納米管的長度為50 30000nm。
5.根據(jù)權利要求1所述的用于微測輻射熱計的氧化釩薄膜的制備方法，其特征在于， 在步驟③中，復合膜中氧化釩的制備方法為磁控濺射、電子束蒸發(fā)、熱蒸發(fā)、金屬有機化合 物化學氣相沉積、激光燒蝕沉積、原子層沉積當中的一種；當采用磁控濺射方法時，所用的 靶材為金屬釩、或釩的氧化物V0X，X滿足X < 2. 5，所用的反應氣體為氬氣與氧氣的 混合氣、且氧氣在混合氣中的百分比為0. 2 20%，沉積溫度為25 500°C。
6.一種用于微測輻射熱計的氧化釩薄膜，其特征在于，該薄膜是由一維碳納米管和兩 維氧化釩薄膜復合而成的氧化釩-碳納米管復合膜，作為微測輻射熱計的熱敏電阻材料以 及光吸收材料。
7.根據(jù)權利要求6所述的用于微測輻射熱計的氧化釩薄膜，其特征在于，氧化釩-碳納 米管復合膜內(nèi)含有的氧化釩為非晶態(tài)、或晶態(tài)結構，氧化釩的分子式表示為V0X，其中，χ滿 足 1. 0 彡 X 彡 2. 5，最佳為 X=L 5,2. 0,2. 5。
8.根據(jù)權利要求6所述的用于微測輻射熱計的氧化釩薄膜，其特征在于，所述的一維 碳納米管分散在氧化釩當中，呈網(wǎng)狀、或交錯互聯(lián)結構，碳納米管為單壁或多壁碳納米管， 碳納米管的直徑為1 50nm，碳納米管的長度為50 30000nm，碳納米管在復合膜中的重 量含量為0. 1 98wt. %0
9.根據(jù)權利要求6所述的用于微測輻射熱計的氧化釩薄膜，其特征在于，該復合膜的 厚度為5 1500nm，復合膜的薄膜方阻為100Ω/ □ 5ΜΩ/ □，復合膜的電阻溫度系數(shù) 為-0. 5 -4. 5% /K。全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于微測輻射熱計的氧化釩薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟①清洗襯底，吹干后備用；②利用化學氣相沉積系統(tǒng)、弧光放電系統(tǒng)、激光燒蝕沉積系統(tǒng)反應器當中的一種，通過金屬催化劑誘導，在清潔襯底的表面直接反應生長網(wǎng)狀、或交錯互聯(lián)的碳納米管膜；③把生長有碳納米管膜的襯底放入抽為真空的反應器中，利用反應器生長一層氧化釩膜，所生長的氧化釩膜分散在碳納米管的表面、以及管與管的間隙當中，退火，形成氧化釩-碳納米管復合膜結構；④冷卻至室溫后，從反應器中取出；⑤根據(jù)需要，依次重復碳納米管生長、氧化釩沉積和退火步驟，形成氧化釩-碳納米管多層復合膜結構。
文檔編號H01C17/075GK101915620SQ20101025797
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月20日 優(yōu)先權日2010年8月20日
發(fā)明者楊書兵, 蔣亞東, 許向東 申請人:電子科技大學