第30卷，第5期 2010年5月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.30,No.5.pp1171-1174
May,2010
CCD紫外敏感Lumogen薄膜制备与光谱表征
张大伟，田鑫，黄元申，倪争技，庄松林
上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海市现代光学系统承点实验室，上率200093
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人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；椭偏振法测得该Lumogen薄膜折射率在1.3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（>470nm)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523nm），且激发光谱宽（240~490nm）。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。关键词Lumogen薄膜；紫外敏感；真空蒸发法；光谱表征
中图分类号：TN247：O433
引言
文献标识码：A
D0I: 10. 3964/j.issn,1000-0593(2010)05-1171-04
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，导致国内的紫外缴感CCD销售成本非常高。本文通过使用真空蒸发镀膜（VacuumEvaporation)的方法，在
目前最常用的光接收成像传感器，有前照式CCD(FI CCD)、CMOS等。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城不能操测位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(BICCD)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 10～15μm，且允许光信号从背面进人感光区阵列，对波长从0.1～1000nm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(-1]。
国外镀制紫外敏感薄膜使用最多的是LumogenYellow S0790染料(12-M)，Lumogen@YellowS0790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
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。 1实验
Lumogen薄膜的制备采用真空蒸发镀膜系统（DM-450C 型）在熔融石英基片上蒸镀LumogenYellowS0790 LumogenYellowS0790中文名称为2-羟基-1-萘甲醛[(2-羟基-1-萘基）亚甲基丁除（1-Naphthalenecarboxaldehyde，2-hy droxy~,[(2-hydroxy-1-naphthalenyl) methyleneJ hydrazone), 分子式为CHisN;O，是德国BASF生产的一种有机黄绿色染料，呈粉末状[5]。为使蒸镀时膜材不突然受热飞崴，在不破坏Lumogen化学成分的前提下，本实验对Lumogen粉末进行了成形化处理。熔融石英基片清洗前先浸入浓硫酸与双氧水(30%)混合溶液（体积比为3：1)30min，然后没人超
收稿日期：2009-08-02，修订日期：2009-11-06
基金项目：国家白然科学基金项目（60908021)，上海市科委课题项目（07DZ22026，08DZ2272800，08ZR1415400，09QA1404200）和上海市研
究生创新基金项目(JWCXSI.0902)资助
作者简介：张大伟，1977年生，上海理工大学光电学院副教授万方数据
e-mails dwzhang@usst. edu. cn