EBCMOS钝化层表面残气吸附特性

基于密度泛函理论,研究了电子轰击互补金属氧化物半导体(EBCMOS)钝化层表面的残气吸附机制,并分析其电学特性。结果表明,以Al_(2)O_(3)钝化层为例,真空腔内残余气体H_(2)在Al_(2)O_(3)不同表面的吸附为物理吸附,在(001)面的吸附距离最大,吸附强度最低,电荷转移最少。对比CO,N_(2),CO_(2),H_(2)O等残余气体分子在(001)表面的吸附结果发现,(001)面对残气分子的吸附均为物理吸附,(001)面相比于其他表面,对残余气体分子有更好的抑制作用,所生成钝化层能提高EBCMOS器件电子倍增层的电荷收集效率。研究结果对研制寿命长而稳定的EBCMOS器件具有理论指导意义。

EBCMOS近贴聚焦结构及电场分布对电子运动轨迹的影响

为获得高分辨率的电子轰击型CMOS(EBCMOS)成像器件,本文就近贴聚焦结构内电场分布对电子运动轨迹的影响进行了研究。设计了不同的EBCMOS结构并得到3种电场分布情况,分别为光电阴极和背面轰击型CMOS(BSBCMOS)之间的等势面不平行、部分平行和彼此平行。根据电磁学理论结合蒙特卡洛模拟方法,分别模拟了每种电场分布情况下的电子运动轨迹。研究结果表明:当设计的电子倍增层表面覆盖一层30 nm的超薄重掺杂层,保持极间电压为4000 V且极间距为1 mm时,光生电子轰击BSB-CMOS表面时扩散直径可减小至30μm。此结构具有电子聚焦作用,有助于实现高分辨率的EBCMOS。同时,进一步研究了光电阴极与BSB-CMOS之间的距离和电压对电子扩散直径的影响。研究发现,近贴间距越小、加速电压越高,相应的电场强度就越高,越有利于电子聚焦。本文工作将为改进电子轰击型CMOS成像器件的分辨率特性提供理论指导。

电子倍增层表层掺杂分布对EBCMOS电荷收集效率的影响

设计了电子倍增层的多种表层结构,并模拟分析了表层掺杂分布对电子轰击型CMOS(EBCMOS)成像器件的电荷收集效率的影响。结合离子注入工艺优化设计电子倍增层表层结构,并利用离子注入模拟软件TRIM模拟分析了不同掩蔽层种类、厚度、离子注入剂量、注入角度和注入能量次数对掺杂分布的影响。再依据载流子传输理论并结合蒙特卡洛模拟方法,模拟分析了相应结构下EBCMOS中电子倍增层的电荷收集效率。模拟研究结果表明:通过选择SiO2作为掩蔽层、减小掩蔽层厚度、增加注入能量次数等方法可以提高电荷收集效率。在注入剂量选择方面,对电子倍增层表层进行重掺杂,使掺杂浓度下降幅度足够大、下降速度足够缓慢,也可以有效提高电荷收集效率。仿真优化后表层结构所对应器件的电荷收集效率最高可以达到93.61%。

EBCMOS电荷收集效率模拟研究

对P型基底均匀掺杂情况下电子轰击有源像素传感器(EBCMOS)的运动轨迹进行了理论模拟研究,依据载流子传输理论并结合蒙特卡罗计算方法,利用数学建模软件MATLAB,模拟了光电子经过光电阴极、近贴区、死层、扩散区、耗尽区中的运动轨迹,并根据最终的电子落点分布,计算出相应的电荷收集效率。通过改变基底掺杂浓度来观察电荷收集效率的变化,并总结了变化原因。本文可以为高性能的EBCMOS器件的研发提供一定的理论依据。

微光视频器件及其技术的进展

微光夜视技术作为当今拓展人眼夜间视觉感知的主要技术之一,在军事和民用领域都有广泛的应用。随着数字图像处理技术的发展,微光视频器件为通过图像处理进一步提升夜视图像质量,为与红外热成像的图像信息融合,为提高夜间对目标探测/识别和场景理解能力等方面提供了广泛空间,成为当前国内外夜视技术发展的重要方向之一。论文综述了微光视频器件发展,分析了电真空+固体微光视频成像器件(如像增强CCD/CMOS(ICCD/ICMOS)器件、电子轰击EBCCD/EBCMOS器件等)、全固体微光视频成像器件(如电子倍增CCD器件、超低照度CMOS器件等)的特点和发展趋势,并结合法国PHOTONIS公司的LYNX计划,对微光夜视技术的发展进行了分析和讨论。

热处理对背照式CMOS传感器信噪比影响的实验研究

基于真空光电阴极和背照式CMOS图像传感器研制了电子轰击CMOS(EBCMOS)混合型光电探测器。为了对BSI-CMOS图像传感器在EBCMOS混合型光电探测器领域的应用提供可靠性指导,对BSI-CMOS图像传感器进行了100℃~325℃的变温热处理实验,着重分析了热处理后的BSI-CMOS图像传感器的光响应输出信号值、固定模式噪声(fixed pattern noise,FPN)、随机噪声及信噪比(signal-to-noise ration,SNR)随热处理温度的变化规律。实验结果表明:随着热处理温度的升高,样品器件的光响应输出信号值基本保持不变,当温度升高至325℃时,样品器件的固定模式噪声由32e.升高至246e.,随机噪声由51e.升高至70e.,信噪比由17.76dB降低至4.81dB,其中信噪比的降低主要归因于固定模式噪声的增大,热处理温度达到325℃会导致BSI-CMOS图像传感器信噪比明显降低。