[实用新型]一种基于无机材料增强紫外响应的硅基成像器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于无机材料增强紫外响应的硅基成像器件。

背景技术

增强硅基成像器件的紫外响应在CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)图像传感器、COMS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，附加金属氧化物半导体组件)器件等光电图像传感器上着广泛的应用。近几年来，数字图像传感器的发展及应用正在突飞猛进，但由于紫外光在传统的CCD、COMS图像传感器的硅基透射深度低于2nm，致使CCD、COMS都不响应紫外光。为了进一步提高CCD、COMS等图像传感器的性能，使其在紫外光波段也能响应，增强硅基成像器件紫外响应的研究具有很重要的意义。

为了获得高量子效率、高转化效率和高稳定性的紫外探测器，应寻求一种转化效率高、激发光谱范围广、荧光体发光不受激发波长限制、发射光谱与所用探测器响应光谱相匹配的荧光材料，并将具有上述性质的材料镀在CCD、CMOS光敏面上。国外已研制出能够满足增强探测器紫外响应的薄膜，一般是使用有机荧光材料Lumogen，以真空蒸镀方法在探测器件表面成膜。这种方法虽然所镀薄膜均匀稳定，但是在将材料气化的过程中容易改变发光材料的发光效率，降低了所镀薄膜的转化效率。而且，该方法使用的是有机变频材料，因此薄膜存在着老化衰减问题，用过一段时间后，薄膜的变频效率就会大大降低。老化衰减问题，是国外现有技术最大的缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有的CCD、COMS等图像传感器不响应紫外光和一般的镀膜方法对增强其紫外响应存在的易改变发光材料的发光效率，降低所镀薄膜的转化效率以及有机薄膜的老化衰减问题等缺点，提供一种基于无机材料增强紫外响应的硅基成像器件；本实用新型的技术方案是从薄膜的转化效率、量子效率、透光性、机械强度、均匀性等方面综合考虑，采用Zn₂SiO₄:Mn发光材料、制备紫外变频薄膜，以提高光电探测器的透光性和转化效率。

一种基于无机材料增强紫外响应的硅基成像器件增强硅基成像器件，其特征在于：在光电器件光敏面基片的光入射面镀一层可将紫外辐射转换为可见光的Zn₂SiO₄:Mn膜层；与硅基成像器件光敏面基片致密结合。该膜层将紫外光转化为可见光；

所述的Zn₂SiO₄:Mn膜层，Zn₂SiO₄和Mn的质量比为Zn₂SiO₄:Mn＝100:2.4。

增强硅基成像器件紫外响应薄膜选用Zn₂SiO₄:Mn作为变频材料，是由于①Zn₂SiO₄:Mn的平均粒径比较小(7.7μm)，可以作成单层薄膜；②Zn₂SiO₄:Mn的发光效率好，激发峰在250-260nm，发射峰在525nm，能将紫外光转化为绿光，与CCD的响应光谱恰好匹配。

本实用新型所制备的硅基成像器件紫外响应无机薄膜在250-270nm具有较好的转化效率，其发射峰在525nm，恰好在CCD等探测器的最敏感响应波段；无机变频薄膜克服了随时间衰减老化的问题，能够有效增强硅基成像器件对紫外光的敏感度。

附图说明

图1为本实用新型制备时所使用的旋转镀膜装置示意图；

图2为本实用新型基于无机材料增强紫外响应的硅基成像器件结构示意图；

图3为Zn₂SiO₄:Mn薄膜激发光谱曲线图；

图4为Zn₂SiO₄:Mn薄膜在265nm激发时的发射光谱曲线图。

1.旋转托盘，2.夹持基片的器件，3.CCD光敏面基片，4.Zn₂SiO₄:Mn薄膜。

从光谱曲线图3可知，所述薄膜激发峰在250nm—260nm之间，激发峰在255nm处。从发射光谱曲线图4可知，所制薄膜发射峰在510nm—550nm之间，发射峰在525nm处。即该薄膜能将紫外光转化为可见光，实现光电器件紫外响应。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进行详细说明。