本發(fā)明涉及一種非制冷型毫米波/紅外疊層探測器，屬于多模、多光譜復(fù)合探測中的探測器技術(shù)。

背景技術(shù)：
采用雙?；蚨嗄Ｌ綔y技術(shù)能夠更加有效的對目標(biāo)的特性進(jìn)行探測，是未來探測技術(shù)發(fā)展的主流方向之一。由于雙?；蚨嗄?fù)合探測能夠探測同一目標(biāo)的兩種電磁譜段以上的目標(biāo)特性，因此能夠提供更多的信息量，有利于發(fā)揮各自優(yōu)勢，解決單一模式所難以解決的問題。將天線作為光學(xué)探測器的窗口可實(shí)現(xiàn)雙模共孔徑探測，但該天線必須透光。透明電子學(xué)是近年來十分熱門的研究領(lǐng)域，納米級厚度的石墨烯既具有良好的導(dǎo)電性能，又在紅外波段有很高的透過率。因此，可以采用石墨烯薄膜替代以往的微帶貼片天線中的金屬貼片(薄膜)和地板，制備透紅外的毫米波天線，其與紅外焦平面探測器的結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)毫米波/紅外復(fù)合的雙模探測器。在某些應(yīng)用系統(tǒng)中要求結(jié)構(gòu)緊湊、體積小且同軸共視場。為了滿足這種需求，本發(fā)明制備出一種結(jié)構(gòu)緊湊、體積小又能實(shí)現(xiàn)雙模探測的探測器，即非制冷型毫米波/紅外疊層探測器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種非制冷型毫米波/紅外疊層探測器，用以解決某些應(yīng)用系統(tǒng)中對探測器既要結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，又能實(shí)現(xiàn)雙模探測的需求的技術(shù)問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括一種非制冷型毫米波/紅外疊層探測器，包括微帶天線、非制冷型探測器元件和讀出電路，其特征在于，微帶天線的背面通過粘合劑粘貼在非制冷型探測器元件背面，非制冷型探測器元件的正面通過連接柱與讀出電路連接；所述微帶天線的絕緣介質(zhì)基片的一面為石墨烯導(dǎo)電薄膜，石墨烯導(dǎo)電薄膜上刻蝕出的縫隙成陣列分布，在絕緣介質(zhì)基片另一面，與石墨烯導(dǎo)電薄膜上每個縫隙對應(yīng)位置都印制有金屬饋線，所述的石墨烯導(dǎo)電薄膜透紅外輻射，所述微帶天線接收毫米波。所述石墨烯導(dǎo)電薄膜為2-8層石墨烯薄膜。所述的非制冷型探測器元件為InAsGa焦平面探測器，工作在室溫環(huán)境下。所述的InAsGa焦平面探測器含有陣列分布的光敏元，金屬饋線分布在光敏元之間的縫隙所對應(yīng)的絕緣介質(zhì)基片上。所述的光敏元之間的間隙為10-20微米。所述連接柱為銦柱。所述絕緣介質(zhì)基片材料選取二氧化硅、藍(lán)寶石、氟化鎂或者尖晶石。本發(fā)明的技術(shù)方案提供的雙模探測器中微帶天線和探測器元件通過粘合劑粘貼在一起，探測器元件通過銦柱與讀出電路連接在一起，這使雙模探測器結(jié)構(gòu)緊湊、體積小。另外，微帶天線的絕緣介質(zhì)基片正面為石墨烯導(dǎo)電薄膜，石墨烯導(dǎo)電薄膜上刻蝕出的縫隙成陣列分布，在絕緣介質(zhì)基片另一面，與石墨烯導(dǎo)電薄膜上每個縫隙對應(yīng)位置都印制有金屬饋線；導(dǎo)電薄膜是由石墨烯制成的，石墨烯薄膜不僅具有良好的導(dǎo)電性，還可以透射紅外線，當(dāng)包含有毫米波和紅外輻射的射線射入該雙模探測器時，首先經(jīng)過微帶縫隙天線，對毫米波進(jìn)行接收，由于該微帶天線整體對紅外波段有良好的透過率，InAsGa焦平面探測器能夠接收到大部分入射的紅外射線，從而實(shí)現(xiàn)了雙模疊層探測，并且結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，為毫米波/紅外雙模復(fù)合探測的廣泛應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。附圖說明圖1是本發(fā)明實(shí)施例中雙模探測器的俯視圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例中雙模探測器的側(cè)視圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例中雙模探測器的剖面圖；圖中1為絕緣介質(zhì)基片，2為石墨烯薄膜，3為金屬饋線，4為InAsGa焦平面探測器，5為銦柱，6為Si-CMOS讀出電路，7為透紅外的粘合劑。具體實(shí)施方式本發(fā)明提供了一種非制冷型毫米波/紅外疊層探測器，包括微帶天線、非制冷型探測器元件和讀出電路，微帶天線通過粘合劑粘貼在非制冷型探測器元件背面，非制冷型探測器元件的正面通過連接柱與讀出電路連接；所述微帶天線的絕緣介質(zhì)基片的一面為石墨烯導(dǎo)電薄膜，石墨烯導(dǎo)電薄膜上刻蝕出的縫隙成陣列分布，在絕緣介質(zhì)基片另一面，與石墨烯導(dǎo)電薄膜上每個縫隙對應(yīng)位置都印制有金屬饋線。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖1、圖2所示為一種非制冷型毫米波/紅外雙模探測器，該雙模探測器由微帶天線、InAsGa焦平面探測器4與Si-CMOS讀出電路構(gòu)成6，其中微帶天線為微帶縫隙天線，微帶天線的絕緣介質(zhì)基片1上面為石墨烯導(dǎo)電薄膜2，石墨烯導(dǎo)電薄膜2上刻蝕出的縫隙成陣列分布，在絕緣介質(zhì)基片1另一面，與導(dǎo)電薄膜上每個縫隙對應(yīng)位置都印制有金屬饋線3，InAsGa焦平面探測器為64×64元的光敏元件，光敏元件之間的間隙為10-20微米，為了不遮擋入射的紅外輻射，金屬饋線3被精確的分布在光敏元之間的縫隙所對應(yīng)的絕緣介質(zhì)基片1上的區(qū)域。微帶縫隙天線的背面通過透紅外的粘合劑24#環(huán)氧膠粘在InAsGa焦平面探測器4的背面，InAsGa焦平面探測器4的正面通過銦柱5與Si-CMOS讀出電路6連接成通路。導(dǎo)電薄膜2由三層納米級厚度的石墨烯薄膜制成。絕緣介質(zhì)基片1為厚度為0.2毫米的藍(lán)寶石，石墨烯薄膜2上刻蝕4×4元窄縫陣列圖形，金屬饋線3的材料選擇鉻/金；連接柱為銦柱，絕緣介質(zhì)基片1材料選取二氧化硅、藍(lán)寶石、氟化鎂或者尖晶石。圖3為本發(fā)明雙模探測器的剖面圖，清晰顯示雙模探測器每層的結(jié)果，InAsGa焦平面探測器也可以為128×128元和256×256元，工作在室溫下，工作波段為0.7μm～1.4μm。該毫米波/紅外雙模復(fù)合探測器的制作過程如下：1.絕緣介質(zhì)基片1選擇藍(lán)寶石，厚度為0.2毫米，石墨烯薄膜2選擇4×4元窄縫陣列圖形，金屬饋線3的材料選擇鉻/金。天線工作的中心頻率為35GHz。根據(jù)設(shè)計(jì)的微帶縫隙天線中縫隙的形狀制備出光刻版圖，包括制備饋線圖形用的光刻版和制備天線圖形用的光刻版。2.將單層石墨烯薄膜用化學(xué)氣相沉積設(shè)備生長在銅箔襯底上。3.將藍(lán)寶石先用三杯丙酮清洗，用甲醇及去離子水沖洗干凈。4.將表面清洗干凈的藍(lán)寶石放置到等離子水槽中，再將生長到銅襯底的石墨烯薄膜一同放置注滿離子水的水槽中，使單層石墨烯薄膜脫離銅襯底，漂浮至藍(lán)寶石襯底上。重復(fù)三次該工藝，將三層石墨烯轉(zhuǎn)移到藍(lán)寶石介質(zhì)基片上。采用天線圖形光刻版對此面進(jìn)行光刻、顯影、后烘等工藝制備出天線圖形。5.通過干法刻蝕去掉圖形以外的石墨烯。利用等離子化學(xué)反應(yīng)刻蝕方法，在20℃溫度向反應(yīng)室通入20sccm的氧氣(O2)20sccm，在0.5Pa的壓力下用150W的功率刻蝕50秒。取出后，用丙酮去除光刻膠。6.利用真空熱蒸發(fā)方法，將藍(lán)寶石襯底裝入高真空鍍膜機(jī)，將鉻粒與金絲放入不同蒸發(fā)舟內(nèi)。蒸發(fā)鉻(Cr)時，當(dāng)真空度小于1.0E-3Pa時，開始蒸發(fā)，蒸發(fā)50nm。蒸發(fā)金(Au)時，當(dāng)真空度小于1.0E-3Pa時開始蒸發(fā)，在襯底生長上一層厚度約2微米金電極薄膜，利用饋線光刻版進(jìn)行光刻、顯影、后烘、剝離等工藝制備出金屬饋線。7.通過晶片切割、測試篩選、引線焊接、封裝形成透紅外輻射的石墨烯天線。8.InAsGa焦平面探測器4的面元數(shù)為64×64元，工作波段為0.7μm～1.4μm，其正面通過銦柱5與Si-CMOS讀出電路6連接成通路。InAsGa焦平面探測器的背面通過透紅外的24#環(huán)氧膠與制備好的石墨烯微帶天線附有金屬饋線的一面粘合在一起，從而構(gòu)成毫米波/紅外雙模復(fù)合探測器。其中微帶縫隙天線的縫隙尺寸和排列關(guān)系與所需的頻率和天線的陣元數(shù)有關(guān)，根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)置。以上給出一種具體的實(shí)施方式，但本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式。本發(fā)明的基本思路在于上述方案，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，設(shè)計(jì)出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費(fèi)創(chuàng)造性勞動。在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對實(shí)施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。