基于磁控濺射和電子束蒸發合成Mn-Co-Ni-O 薄膜

趙媛媛，向陽，宋賀倫

（1.長春理工大學 光電工程學院，長春 130022；2.中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所，蘇州 215213）

非制冷紅外探測器因其具有低功耗、低成本的優點，近年來在商業應用領域受到廣泛關注［1］。先前的研究主要集中在優化熱敏材料性能、降低電阻率和在加工過程中改進工藝流程、優化微橋結構提高熱絕緣性等方面。

當前非制冷紅外探測器的代表性熱敏材料主要以氧化釩（VOx）和非晶硅（α-Si）為主［2］。遺憾的是，由于存在電阻溫度系數（Temperature Coefficient of Resistance，TCR）（-2%/K）小的缺陷，限制了其在非制冷紅外探測器上的進一步應用。因此，有必要開發TCR 系數更高的材料作為熱敏材料，實現器件性能的有效優化。

Mn-Co-Ni-O 薄膜是一種具有立方尖晶石結構的TMO（Transition Metal Oxides）材料，這種材料表現出良好的負阻溫度特性，TCR 系數可達-4%/K，常被用作熱敏元件、浪涌防護裝置、紅外探測器等［3］。Mn-Co-Ni-O 薄膜的光電特性能夠通過改變襯底或退火參數、改變結晶度和離子的價態等被有效調控。

目前，薄膜制備方式主要為射頻磁控濺射法（Radio Frequency Magnetron Sputtering，RFMS）、化學溶液沉積法（Chemical Solution Deposition，CSD）、脈沖激光沉積法（Pulsed Laser Deposition，PLD 等。

在先前的研究中，MCNO 薄膜材料制備主要將化學溶劑工藝和射頻磁控濺射工藝相結合，提前按照元素成分配比出固定成分的MCNO 氧化物粉末后進行研磨，在高溫爐中煅燒得到固定成分靶材后再進行后續射頻磁控濺射制模和PA（Post Annealing，PA）退火工藝［4］。Wu 等人［5］研究了化學溶液法制備的Mn1.56Co0.96Ni0.48O4薄膜材料中的低溫磁轉變導致的小極化子躍遷機制的變化。Zhou 等人［6-7］先采用溶液法在硅襯……