1.一种基于Si 3 N 4 薄膜机械振子的室温红外探测装置,其特征在于:包括矩形衬底(6)、矩形衬底(6)内部中心的蹦床结构(1);矩形衬底(6)从上至下依次是Si 3 N 4 层(3)、SiO 2 层(4)、Si基底(5);矩形衬底(6)中心通过刻蚀形成蹦床结构,蹦床结构包括中间的圆弧状四边形(11)以及四角延伸出去的弧形条带(12),蹦床结构通过将中心正方形的四边依次向中心刻蚀掉4个相同的圆弧形得到,刻蚀的深度贯穿整个Si 3 N 4 层(3)、SiO 2 层(4),蹦床结构(1)的上表面中心固定有PdSe 2 矩形薄膜(2);蹦床结构相当于悬浮于矩形衬底(6)上方的Si 3 N 4 机械振子,当Si 3 N 4 机械振子自身受到温度变化时会发生机械振动;其中PdSe 2 矩形薄膜(2)作为红外辐射吸收材料传导热量,用于驱动和调控Si 3 N 4 机械振子;红外探测装置在室温下通过调控光场来检测Si 3 N 4 机械振子的谐振频率和品质因子,利用测量红外辐射强度下Si 3 N 4 机械振子的频移响应来实现对相应红外波段的探测。
2.根据权利要求1所述的基于Si 3 N 4 薄膜机械振子的室温红外探测装置,其特征在于:蹦床结构悬浮于矩形衬底(6)上方250~300nm。
3.根据权利要求1所述的基于Si 3 N 4 薄膜机械振子的室温红外探测装置,其特征在于:Si 3 N 4 层(3)的厚度为100nm。
4.根据权利要求1所述的基于Si 3 N 4 薄膜机械振子的室温红外探测装置,其特征在于:室温下Si 3 N 4 机械振子最高能达到10 9 的品质因子。
5.根据权利要求1所述的基于Si 3 N 4 薄膜机械振子的室温红外探测装置,其特征在于:蹦床结构中心正方形的对角线长度d为蹦床结构长度,d=10μm。
6.根据权利要求1所述的基于Si 3 N 4 薄膜机械振子的室温红外探测装置,其特征在于:弧形条带(12)的宽度a=2μm。
7.权利要求1至6任意一项所述的基于Si 3 N 4 薄膜机械振子的室温红外探测装置的工作方法,其特征在于:室温下,当红外光入射到PdSe 2 矩形薄膜(2)上时,由于PdSe 2 矩形薄膜(2)对红外光的吸收特性,使得PdSe 2 矩形薄膜(2)自身吸收绝大部分红外辐射并转变成热能,而热能只能通过PdSe 2 矩形薄膜(2)下方的Si 3 N 4 机械振子传递出去;Si 3 N 4 机械振子在受热状态下会发生机械振动,热能以振动的形式耗散出去,由此导致Si 3 N 4 机械振子的机械特性发生变化,从而引起该振子的谐振频率发生一定程度的偏移,即频移;此时入射的红外光可视为驱动机械振子发生振动的驱动光;另外再用另一束光打在蹦床结构中的Si 3 N 4 机械振子上,作为探测光;当探测光照射Si 3 N 4 机械振子上,一部分被反射回来,另一部分穿透Si 3 N 4 层并在底部衬底面上发生反射,从而两部分反射信号产生干涉图样,最后利用光电探测器对反射信号进行捕捉,从而探测Si 3 N 4 机械振子的振动模式;通过建立入射红外光辐射强度与频移响应之间的关系,便可实现对入射红外光的传感和探测。
8.权利要求1至6任意一项所述的基于Si 3 N 4 薄膜机械振子的室温红外探测装置的制备方法,其特征在于:利用接触式紫外曝光、反应耦合等离子体刻蚀系统、氢氟酸刻蚀及电子束蒸发镀膜系统制备出具有蹦床结构的Si 3 N 4 机械振子;通过机械剥离得到少层PdSe 2 并利用二维材料干法转移技术转移固定到蹦床结构上表面中心。
9.根据权利要求8所述的基于Si 3 N 4 薄膜机械振子的室温红外探测装置的制备方法,其特征在于包括如下步骤:(1)预处理:包括晶圆的切割、表面超声清洗、烘干;(2)PdSe 2 的干法转移:用聚二甲基硅氧烷PDMS胶带撕取少层PdSe 2 薄膜,利用二维材料干法转移平台将少层PdSe 2 薄膜转移到Si 3 N 4 的中心位置;(3)一次光刻:对转移好PdSe2薄层的片子依次进行旋涂反转胶、前烘、紫外曝光、反转烘、泛曝光、显影、定影处理,得到电极系统的图案;(4)反应耦合等离子体刻蚀:将一次光刻后的片子置于反应耦合等离子体设备中进行刻蚀,使得Si 3 N 4 层被刻穿,目的是将蹦床结构图案转移到Si 3 N 4 层;(5)氢氟酸湿法刻蚀:将经过反应耦合等离子体刻蚀的片子在氢氟酸溶液中进行湿法刻蚀,目的是在SiO 2 层向下刻蚀一定深度,使得蹦床结构悬浮起来,形成机械振子;(6)清洗片子表面的光刻胶:将做好图案结构的片子表面的光刻胶去除,最终得到基于Si 3 N 4 薄膜机械振子的室温红外探测装置。