专利名称：增强硅基成像器件紫外响应无机薄膜的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种增强硅基成像器件紫外响应无机薄膜的制备方法。
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、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，该方法是使用的有机变频材料，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。
发明内容
本发明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薄膜 的老化衰减问题等缺点，提供一种增强CCD等光电探测器件的紫外响应无机薄膜的制备方法。 本发明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Z"^/":M"发光材料、甲基丙烯酸甲酯和甲苯制备紫外变频薄膜，以提高光电探
测器的透光性和转化效率。
增强硅基成像器件紫外响应无机薄膜的制备方法，其特征在于在光电器件光敏面基片 的光入射面采用旋转镀膜机生成2"2&'04 :Mw膜层，该膜层将紫外光转化为可见光；
步骤如下首先将Z S/":Mn和甲基丙烯酸甲酯配制成溶胶，充分搅拌，然后将溶胶置
于光敏面基片，利用旋转镀膜机制得初步镀膜后，再滴入甲苯，继续重复旋转镀膜，剥去甲 基丙烯酸甲酯成分，得到Z S/0,:A化膜层。
所述的Zn2lS04和Mw的质量比为Zw^/0(: M =100: 2. 4。
所述的甲基丙烯酸甲酯和Z",&'a:Mw荧光粉按质量比l: 0.94:配制。
所述的旋转镀膜选用6-10r"2 (转/平方秒)加速度启动旋转镀膜机进行匀胶，选用旋
转速度4000—6000r/min (转/分钟)进行旋转镀膜，最后选用6-10r"2 (转/平方秒)负加 速度停止镀膜机。
增强硅基成像器件紫外响应薄膜中甲基丙烯酸甲酯、Z"2S/04 :M"和甲苯的作用分别如 下选用ZM^/q:M"作为变频材料，是由于①Z^&'a:Mw的平均粒径比较小(7. 7pm)，可 以作成单层薄膜；②Z"2&'a:M"的发光效率好，激发峰在250-260咖，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。用甲基丙烯酸甲酯是为了将Zw^/0,:Mw
配制成具有较好粘性的溶胶，同时甲基丙烯酸甲酯具有较好的光学透过性，不会影响光电探 测器的光通性。用甲苯是为了提取掉所镀薄膜上的甲基丙烯酸甲酯，使薄膜均匀。用以上几 种材料组合制备变频薄膜，可有效解决光电探测器的紫外响应转化效率并提高量子效率。
本发明原理如下由于紫外光不能穿透传统的CCD等光电探测器件的硅基底，致使其不 能响应紫外光。在传统的CCD等光电探测器件的光敏面镀上变频膜，该变频薄膜吸收入射的 紫外光后转化为可见光，可见光透过光电器件的硅基底后被光电探测器件探测到，从而实现 紫外响应。
本发明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 发射波长为525nm,恰好在CCD等探测器的最敏感响应波段；本发明所采用的甲基丙烯酸甲酯 既可作粘性溶剂，又可作增透剂，提高了转化效率的同时也增加了薄膜的机械强度。
图1为^725/04 :il^薄膜激发光谱曲线图2为2"2&'(94 :Mn薄膜在265nm激发时的发射光谱曲线图。 从光谱曲线图l可知，所述薄膜激发峰在250nra—260nm之间，激发峰值在255nm处。从 发射光谱曲线图2可知，所制薄膜发射峰在510nm—550nm之间，发射峰值在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。
具体实施例方式
以下结合实施例对本发明进行详细说明。 增强硅基成像器件紫外响应无机薄膜的制备方法，在光电器件光敏面基片的光入射面采用旋 转镀膜机生成Z^5V'(9,:^W/7膜层，该膜层将紫外光转化为可见光；操作步骤如下-
1)光电器件光敏面基片的清洗
a依次用甲苯，乙醇超声清洗至少一遍，再用去离子水冲洗；
b将清洗后的基片放入7/C7中浸泡至少5分钟；
C将浸泡后的基片用去离子水冲洗后用氮气吹干待用；
2) 溶胶的配制
2"25/04和崖"的质量比为2"2&'04: M"=100: 2.4;甲基丙烯酸甲酯和Z"2&'(94 :Mw荧光粉
按质量比l: 0.94配制，充分搅拌10分钟；
3) 薄膜的制备
a将洗净的光电器件光敏面基片嵌于镀膜机上，在基片上滴上0.5m/配制好的溶胶；
b以25/3(W/)加速度启动旋转镀膜机，最后旋转速度达到5000Wmin，持续60秒钟；
C以-25/3(W/)加速度制动旋转镀膜机，制得初步薄膜；
d在c步骤所制得的初步薄膜上滴上0.4m/甲苯，重复b操作，取出样品，制成成品薄膜。
权利要求
1.增强硅基成像器件紫外响应无机薄膜的制备方法，其特征在于在光电器件光敏面基片的光入射面采用旋转镀膜的方法生成Zn2SiO4∶Mn膜层，该膜层将紫外光转化为可见光；步骤如下首先将Zn2SiO4∶Mn和甲基丙烯酸甲酯配制成溶胶，充分搅拌，然后将溶胶置于光敏面基片，利用旋转镀膜机制得初步镀膜后，再滴入甲苯，继续重复旋转镀膜，剥去甲基丙烯酸甲酯成分，得到Zn2SiO4∶Mn膜层。
2. 根据权利要求1所述的增强硅基成像器件紫外响应无机薄膜的制备方法，其特征在于所述的Zn2Si04和Mn的质量比为Zn2Sio4: Mn =100: 2. 4。
3. 根据权利要求1所述的增强硅基成像器件紫外响应无机薄膜的制备方法，其特征在于所述的甲基丙烯酸甲酯和Zn2Sio4: Mn 荧光粉按质量比1: 0.94:配制。
4. 根据权利要求1所述的增强硅基成像器件紫外响应无机薄膜的制备方法，其特征在于所述的旋转镀膜选用6-10r/S2(转/平方秒)加速度启动旋转镀膜机进行匀胶，选用旋转速度4000--6000Wmin (转/分钟)进行旋转镀膜，最后选用(转/平方秒)负 加速度停止镀膜机。
全文摘要
增强硅基成像器件紫外响应无机薄膜的制备方法，其特征在于在光电器件光敏面基片的光入射面采用旋转镀膜的方法生成Zn<sub>2</sub>SiO<sub>4</sub>∶Mn膜层，该膜层将紫外光转化为可见光；步骤如下首先将Zn<sub>2</sub>SiO<sub>4</sub>∶Mn和甲基丙烯酸甲酯配制成溶胶，充分搅拌，然后将溶胶置于光敏面基片，利用旋转镀膜机制得初步薄膜后，再滴入甲苯，继续重复旋转镀膜，剥去甲基丙烯酸甲酯成分，得到Zn<sub>2</sub>SiO<sub>4</sub>∶Mn膜层。本发明所制备的硅基成像器件紫外响应无机薄膜具有较好的转化效率，其发射波长为525nm，恰好在CCD等探测器的最敏感响应波段；采用的基丙烯酸甲酯既可作粘性溶剂，又可作增透剂，提高了转化效率的同时也增加了薄膜的机械强度。
文档编号H01L31/18GK101345271SQ20081004191
公开日2009年1月14日 申请日期2008年8月21日 优先权日2008年8月21日
发明者倪争技, 猛 刘, 庄松林, 张大伟, 鑫 田, 黄元申 申请人:上海理工大学