[實用新型]一種基于無機材料增強紫外響應的硅基成像器件

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820152199.X
• 申請日: 2008-08-21
• 公開（公告）號: CN201270249Y
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發(fā)明（設計）人: 劉猛;張大偉;田鑫;倪爭技;黃元申;莊松林
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L27/148;H01L31/09;H01L31/0232
• 代理公司: 上海東創(chuàng)專利代理事務所
• 代理人: 寧芝華

技術領域

本實用新型涉及一種基于無機材料增強紫外響應的硅基成像器件。

背景技術

增強硅基成像器件的紫外響應在CCD(Charge?Coupled?Device，電荷耦合器件)圖像傳感器、COMS(Complementary?Metal-Oxide?Semiconductor，附加金屬氧化物半導體組件)器件等光電圖像傳感器上著廣泛的應用。近幾年來，數(shù)字圖像傳感器的發(fā)展及應用正在突飛猛進，但由于紫外光在傳統(tǒng)的CCD、COMS圖像傳感器的硅基透射深度低于2nm，致使CCD、COMS都不響應紫外光。為了進一步提高CCD、COMS等圖像傳感器的性能，使其在紫外光波段也能響應，增強硅基成像器件紫外響應的研究具有很重要的意義。

為了獲得高量子效率、高轉化效率和高穩(wěn)定性的紫外探測器，應尋求一種轉化效率高、激發(fā)光譜范圍廣、熒光體發(fā)光不受激發(fā)波長限制、發(fā)射光譜與所用探測器響應光譜相匹配的熒光材料，并將具有上述性質的材料鍍在CCD、CMOS光敏面上。國外已研制出能夠滿足增強探測器紫外響應的薄膜，一般是使用有機熒光材料Lumogen，以真空蒸鍍方法在探測器件表面成膜。這種方法雖然所鍍薄膜均勻穩(wěn)定，但是在將材料氣化的過程中容易改變發(fā)光材料的發(fā)光效率，降低了所鍍薄膜的轉化效率。而且，該方法使用的是有機變頻材料，因此薄膜存在著老化衰減問題，用過一段時間后，薄膜的變頻效率就會大大降低。老化衰減問題，是國外現(xiàn)有技術最大的缺點。

實用新型內容

本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有的CCD、COMS等圖像傳感器不響應紫外光和一般的鍍膜方法對增強其紫外響應存在的易改變發(fā)光材料的發(fā)光效率，降低所鍍薄膜的轉化效率以及有機薄膜的老化衰減問題等缺點，提供一種基于無機材料增強紫外響應的硅基成像器件；本實用新型的技術方案是從薄膜的轉化效率、量子效率、透光性、機械強度、均勻性等方面綜合考慮，采用Zn₂SiO₄:Mn發(fā)光材料、制備紫外變頻薄膜，以提高光電探測器的透光性和轉化效率。

一種基于無機材料增強紫外響應的硅基成像器件增強硅基成像器件，其特征在于：在光電器件光敏面基片的光入射面鍍一層可將紫外輻射轉換為可見光的Zn₂SiO₄:Mn膜層；與硅基成像器件光敏面基片致密結合。該膜層將紫外光轉化為可見光；

所述的Zn₂SiO₄:Mn膜層，Zn₂SiO₄和Mn的質量比為Zn₂SiO₄:Mn＝100:2.4。

增強硅基成像器件紫外響應薄膜選用Zn₂SiO₄:Mn作為變頻材料，是由于①Zn₂SiO₄:Mn的平均粒徑比較小(7.7μm)，可以作成單層薄膜；②Zn₂SiO₄:Mn的發(fā)光效率好，激發(fā)峰在250-260nm，發(fā)射峰在525nm，能將紫外光轉化為綠光，與CCD的響應光譜恰好匹配。

本實用新型所制備的硅基成像器件紫外響應無機薄膜在250-270nm具有較好的轉化效率，其發(fā)射峰在525nm，恰好在CCD等探測器的最敏感響應波段；無機變頻薄膜克服了隨時間衰減老化的問題，能夠有效增強硅基成像器件對紫外光的敏感度。

附圖說明

圖1為本實用新型制備時所使用的旋轉鍍膜裝置示意圖；

圖2為本實用新型基于無機材料增強紫外響應的硅基成像器件結構示意圖；

圖3為Zn₂SiO₄:Mn薄膜激發(fā)光譜曲線圖；

圖4為Zn₂SiO₄:Mn薄膜在265nm激發(fā)時的發(fā)射光譜曲線圖。

1.旋轉托盤，2.夾持基片的器件，3.CCD光敏面基片，4.Zn₂SiO₄:Mn薄膜。

從光譜曲線圖3可知，所述薄膜激發(fā)峰在250nm—260nm之間，激發(fā)峰在255nm處。從發(fā)射光譜曲線圖4可知，所制薄膜發(fā)射峰在510nm—550nm之間，發(fā)射峰在525nm處。即該薄膜能將紫外光轉化為可見光，實現(xiàn)光電器件紫外響應。

具體實施方式

以下結合實施例對本發(fā)明進行詳細說明。