新型紫外摄像器件及应用

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1、新型紫外摄像器件及应用

2、第1由于HARP靶摄像管本身体积大，功耗大、工作电压高，所以，由它组装的紫外成像系统的体积也较大，而且功耗和成本高，因此限制了紫外成像系统的应用。基于这种情况，在紫外探测技术领域，人们一直在开发和研究能满足应用需要的紫外探测器、紫外传感器、紫外CCD等固体紫外摄像器件，并且取得了较大进展。在军事上，它主要用于紫外告警、紫外通讯、紫外/红外复合制导和导弹探测等方面。2紫外探测器件2.1紫外探测器a.SiC紫外探测器该产品是SiC的光激励型紫外探测器。因为它只对波长40nm以上的光选择性吸收，所以不需要可见光、近红外光的保护滤光片，与

3、硅探测器相比，其紫外光的吸收要大两个数量级，并且不需要表面加工处理，可保持长期的稳定性。另外，灵敏度和暗电流在使用温度条件内几乎不受温度变化的影响，可在700K的高温下使用。b.GaN基紫外探测器由于GaN材料在365nm（紫外光）波段具有很尖的截止响应特性，因而降低了对滤波器的要求，这使得GaN基的光探测器具有能够在不受长波长辐射的影响下，在紫外光波段监测太阳讯盲区（SolarBlind）的特性。目前美国APA光学公司已经在这种新型器件是在蓝宝石衬底上采用GaN肖特基二极管制作而成的。GaN基紫外探测器的应用包括火焰传感、臭氧监测、血液分析仪、水银灯消

4、毒控制、激光探测器及其它要求具有太阳盲区特性方面的应用。2.2紫外传感器500)this.style.ouseg(this)">1999年初，美国科罗拉多（Colorrado）洲卫生保健制器公司推出一种可准确测量太阳紫外线的传感器，并已以市场出售。该传感器装有两个刻度仪，一个是用来显示日光浴者的皮肤类型，因为不同的皮肤类型的抗辐射能力不同；另一个刻度仪是显示护肤指数的，即日光浴者使用的防晒制器的效能指数。使用这种传感器可以测量出太阳紫外强度和对皮肤或浴衣的照射量以及日光照射时间的安全量。综可以使日光浴者当场即可测出紫外线对皮肤的辐射程度，并能告诉人们什么

5、时候的日光最适合日光浴。1999年日本大坂气体公司在MOVPEE生长的AlxGal-xN上制备成低强度紫外光电探测器。在低位错密度层（6×107～1×109cm-2）上制备的金属—半导体—金属（MSM）探测器可显示非常低的暗电流（在10V下低于50fA），并在紫外和可见光之间得到了3个数量级的衰减比，其截止波长在X=0和X=0.43时分别为365nm和270nm。另外，该公司还利用AlGaN研制成AlGaN紫外（365nm）光电二极管阵列。2.3紫外CCD一般紫外辐射的波长范围为100nm～400nm。紫外（UV）光子在硅中的吸收系数是很高的。由于CCD

6、是MOS结构器件，SiO2栅介质和多晶硅（Poly-Si）栅对UV光子均有较高的吸收系数。因此，CCD用于UV光子探测是非常困难的，因为UV光子几乎不能到达硅衬底。为了避免UV光子在CCD表面多层结构中被吸收，目前采用的方法是：（1）在CCD表面淀积一层对UV光子敏感的磷光特质，并通过适当选择磷光物质，将紫外信息转换成与CCD光谱响应相对应的波长。这种磷光物质可以选择晕苯。当受波长小于0.4μm(400nm)的紫外辐射激发时，晕苯发出荧光，其在可见光谱的绿光波段，峰值接近500nm。CCD在覆盖晕苯前后的光谱响应如图1所示；（2）采用背面照射方式，要形成

7、电荷载流子的产生区和收集区，CCD衬底必须减薄，减薄后的厚度典型值约为10μm。当然，减薄工艺及随后进行的精细处理增加了制作难度，但对UV探测而言是值得的。背面减薄引起的一个主面难题是在硅的腐蚀表面通常有高浓度的复合中心。UV光子在靠近硅背面的表面处被吸收以产生电子空穴对。许多光电子在被收集到CCD正面之前已被复合掉。为了解决此问题，通过注入在已减薄的CCD背面形成一很浅的P层的方法可产生一个附加电场，从而将光生电子驱赶到正面而不被复合掉。当然，注入后再进一步进行高温处理对器件不利，但可以采用快速激光退火来解决；（3）采用深耗尽CCD方法。采用轻掺杂、高

8、电阻率被底，CCD栅下的耗尽区被扩展至硅片背而。由背面入射的UV光子产生的电子被耗尽区中的电场扫进正面。这种深耗尽CCD方法不仅避免了多晶硅栅的吸收，而且避免了常规掺杂浓度背照CCD必须的减薄。耗尽方法的另一优点是硅片后的高温工序可以进行，并可获得各种各样的钝化结构。图1给出了CCD表面淀积磷光体前后的光谱响应。图2给出深耗尽CCD的剖面结构。背面注入的P+层可通过降低器件暗电流和增加量子效率来改善CCD背面的特性。这种深耗尽CCD衬底的厚度大约为150μm，电阻率为4kΩ.cm～10kΩ.cm。深耗尽CCD方法的缺点是暗电流长，暗电流随空间电荷区的体积

9、线性增加。在室温时暗电流较大，但暗电流将随温度的降低显著下降。对大多数学科的UV