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CCD紫外敏感Lumogen薄膜制备与光谱表征

李铭 | -> | 2084| 16| 0.45712MB |Lumogen薄膜,紫外敏感,真空蒸发法,光谱表征

李铭 李铭 | 文档量 |浏览量16719

摘 要 传统的CCD 和CMOS 成像传感器对紫外区域响应比较弱, 这是因为多晶硅栅对紫外光有强的吸收能力, 从而阻碍了紫外光进入CCD 沟道。为了提高探测器对紫外辐射的敏感性, 可行的一种办法是在器件上镀一层可以将紫外光转化为可见光的变频膜。采用真空蒸发法制备了有机Lumogen 薄膜, 并用发光官能团分析、椭圆偏振技术研究了Lumogen 薄膜的发光原理与光学常数。分析与实验结果表明: Lumogen 可连续光致发光原因是其分子具有四类双键结构; 椭圆偏振法测得该Lumogen 薄膜折射率在113 左右, 说明该膜具有增透效果。同时, 通过测量Lumogen 薄膜的透射光谱、吸收光谱、光致发光发射谱和激发谱, 表征了Lumogen薄膜的光谱性质, 发现Lumogen 薄膜在可见波段( > 470 nm) 有较好的透过性, 用紫外光激发会产生较强的黄绿光(中心波长位于523 nm) , 且激发光谱宽(240~490 nm) 。结论表明Lumogen 薄膜的发射光谱能够与CCD 等传统硅基成像器件的响应光谱匹配, 是一种符合实际要求的紫外敏感薄膜。
    目前最常用的光接收成像传感器, 有前照式CCD ( FICCD) 、CMOS 等[1 ] 。但固有的硅基结构限制了它们可探测的光谱范围, 即此类器件在紫外区域不能探测包括紫外区域的整个光谱。这是因为紫外线在硅栅中的穿透能力很弱, 从而使得CCD 等器件对在紫外区域的量子效率和敏感度衰减很大。
    为弥补上面的不足, 国际上在成像器件紫外探测方面做了大量的技术研究。背照式CCD(BI CCD) 是其中一个选择,这是因为此类CCD 采用减薄背照明技术, 硅衬底厚度只有10~15 μm , 且允许光信号从背面进入感光区阵列, 对波长从011~1 000 nm 的光子都很灵敏[2-4 ] 。背照式CCD 虽然性能优越, 但制作工艺极其复杂, 尤其是减薄工艺的控制与装配难度很大, 从而使得成本大大增加。另一种方法是对前照式CCD 镀膜, 所用荧光材料可将吸收的紫外光转化为可见光, 满足CCD 探测范围需要[5-11 ] 。
    国外镀制紫外敏感薄膜使用最多的是Lumogen  Yellow S0790 染料[12-14 ] 。Lumogen   Yellow S0790 是德国BASF 公司生产的一种偶氮甲碱基商业染料, 可以用来增强CCD 探测紫外区域的能力。由于国内在此领域并未打破国外的技术与工艺封锁, 导致国内的紫外敏感CCD 销售成本非常高。本文通过使用真空蒸发镀膜(Vacuum Evaporation) 的方法, 在熔融石英基片上制备Lumogen 薄膜, 并测量其透射光谱、吸收光谱、光致发光激发谱和发射谱, 对薄膜进行光谱表征,
进一步研究Lumogen 薄膜应用于紫外敏感CCD 的可行性。本研究方法对打破国外的技术封锁, 提高国家在该领域自主研发的能力都具有重要意义。
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