1 微光夜视技术重点实验室，陕西 西安 710065
2 长春理工大学物理学院，吉林 长春 130022
为获得高增益的电子轰击型CMOS（EBCMOS）成像器件，根据载流子输运理论，采用蒙特卡罗方法，研究了EBCMOS基底在不同掺杂方式和结构参数下的电荷收集效率。结果表明：当基底均匀掺杂时，减小掺杂浓度、降低基底厚度及缩小近贴距离可以有效提高电荷收集效率；当基底梯度掺杂时，减小重掺杂浓度区域的范围，可以有效提高电荷收集效率。仿真优化后器件的电荷收集效率最高可达到86.28%，为国产EBCMOS器件的研制提供了理论支撑。
光学器件 夜视技术 电子轰击型CMOS 电荷收集效率 梯度掺杂
为获得高增益的电子轰击型有源传感器（EBAPS），对EBAPS成像器件中电子倍增层的电荷收集效率的影响因素进行了研究。基于载流子输运理论，采用蒙特卡罗方法研究了钝化层种类、厚度、入射电子能量、P型基底厚度和掺杂浓度对二次电子分布及收集的影响。结果表明：为提高入射电子的入射深度进而提高电荷收集效率，宜采用密度小的SiO2作为钝化层；为了减少钝化层对倍增电子的复合进而提高电荷收集效率，宜降低钝化层厚度和提高入射电子能量；为了降低倍增电子扩散过程中载流子的复合进而提高电荷收集效率，宜降低P型基底的厚度和掺杂浓度。
材料 传感器 电子轰击有源像素传感器 均匀掺杂 电子倍增层 钝化层 电荷收集效率 中国激光
2023, 50(18): 1803001
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%。
梯度掺杂 电场分布 电荷收集效率 EBCMOS EBCMOS gradient doping electric field distribution charge collection efficiency
1 长春理工大学 理学院，吉林 长春 130022
2 长春工业大学 发展规划与政策法规处，吉林 长春 130012
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 (BSB-CMOS)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30 μm。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。
微光像增强器 电子轰击成像 近贴聚焦结构 low-light-level image intensifier electron-bombarding image proximity focusing structure EBCMOS EBCMOS
利用数值模拟对扩散非线性机制下由光折变表面波诱导的薄层波导中导模的形成和特点进行了研究。采用分布傅里叶法对导模的传输特性进行了模拟。通过求解本征方程, 对光折变表面波诱导的薄层波导中存在的导波模式进行了数值求解。通过调节传播常数和波导参数的方法, 可以控制导模的阶数和传播波形。随着阶数的增加, 导模轮廓的对称性越来越差; 随着波导参数的增加, 导模的峰值振幅单调递增。导模的能量主要聚集在晶体薄层波导中靠近-c轴的一侧, 随着传播常数的增大, 导模能量先减小后增大, 且导模可以稳定传播。
非线性光学 光折变表面波 薄层波导 导波模式 nonlinear optics photorefractive surface wave thin layer waveguide guided modes
为了满足空间光电系统对复合探测的需求, 本文针对一种波导栅极薄膜空间复合探测用微通道光电倍增结构展开制备工艺方法研究.从微通道板光电倍增和空间电子束分流调制的角度出发, 阐述波导栅极薄膜复合探测器件工作原理以及在制备过程中的约束条件;为了确定栅极结构的制备特性参数, 依据适用于低能电子在多元介质中发生散射的物理模型, 分别研究了栅极复合薄膜膜层厚度、入射电子能量对波导栅极薄膜中入射电子渡越轨迹的影响;通过汲水法获取自支撑有机隔离薄膜采用优化电阻热蒸发镀膜技术,实现了波导栅极薄膜的纳米尺度制备, 并利用可视化的手段对其复合膜层结构予以表征; 最后, 从复合探测功能角度在专用真空测试系统中验证了该栅极薄膜复合器件的可行性.
复合探测 波导栅极 微通道板 薄膜制备 测试系统 Complex detection Waveguide gate Micro channel plate Film preparation Measurement system 光子学报
2018, 47(10): 1004001
采用分步傅里叶法,通过数值模拟研究了饱和非线性介质中艾里孤子的产生与传输调控。单艾里光束入射时,在一定的初始振幅范围内可以产生稳定传输的呼吸式孤子。初始振幅增加时,孤子的强度增加,呼吸周期变短,但宽度基本保持不变。衰减系数增加时,孤子的平均峰值强度先增大后减小之后再增大,存在两个极值点。光束入射角度为负值时,形成左倾艾里孤子;光束入射角度为正值时,形成右倾艾里孤子。双艾里光束入射时,入射角同为负值可以减弱光束间的相互作用,入射角同为正值可以增强光束间的相互作用。此外,不同的入射角可以控制孤子或孤子对的传输方向。
非线性光学 饱和非线性 分步傅里叶法 艾里光束 孤子 产生 传输调控
1 微光夜视技术重点实验室，陕西 西安710065
2 长春理工大学理学院，吉林 长春 130022
对P型基底均匀掺杂的情况下电子轰击有源像素传感器(EBAPS)的电荷收集效率进行了理论模拟研究，依据低能电子与固体的相互作用模型结合Monte-Carlo计算方法模拟了光电子入射到死层和倍增层中的运动轨迹，并分析了经过死层后的能量损失率所受影响因素；依据半导体理论研究了P型基底掺杂浓度、膜厚、入射电子能量对电荷收集效率的影响因素。最终获得的电荷收集效率理论模拟结果与已报道的(4 keV，均匀掺杂的EPAPS)实测的结果较为相符，表明此文的模拟结果可以为高增益的EBAPS的制作提供理论指导。
电子轰击有源像素传感器 能量损失率 电荷收集效率 死层 EBAPS energy loss rate charge collection efficiency dead layer 红外与激光工程
2016, 45(2): 0203002
1 微光夜视技术重点实验室，陕西 西安 710065
2 长春理工大学 理学院，吉林 长春 130022
微通道板输入端的电场分布影响光生电子的运动轨迹和近贴型像增强器的性能。由于微通道板内大量的微通道孔使微通道板和光阴极之间的电场分布复杂化，为此本文采用有限元仿真分析软件Ansoft Maxwell 3D模拟并建立了微通道板结构和像增强器中微通道板输入端电场分布的关系模型。根据电场模拟结果分析了微通道板中不同孔径直径、孔径间距、微通道板孔的倾斜角及扩口情况对通道板输入端处电场分布情况的影响。同时讨论了电场分布变化对光生电子的运动轨迹及分辨力的影响。这项研究对高品质的微通道板的制备提供了理论基础。
微通道板 电场分布模拟 微通道 micro-channel plate simulation on electrostatic distribution micro-channel 红外与激光工程
2015, 44(10): 2981
研究了不同界面修饰层对酞菁氧钒(VOPc)薄膜晶体管性能的影响.通过AFM图谱分析不同界面修饰层上VOPc薄膜的生长行为,通过半导体参数测试仪测试分析不同界面上器件的电学特性.实验结果表明,十八烷基三氯硅烷(OTS-18)修饰后生长的VOPc薄膜,比正辛基三氯硅烷(OTS-8)和苯基三氯硅烷(PTS)修饰后的薄膜晶体尺寸更大、质量更优;基于OTS-18修饰的底栅顶接触型VOPc有机薄膜晶体管,在4种结构器件中具有最高的场效应迁移率(051 cm2/V·s),相对于未修饰的器件迁移率提高了近40倍.较长的烷基链能够有效地隔绝VOPc分子和二氧化硅之间的相互作用,利于形成大晶粒尺寸、少缺陷的优质薄膜,获得高迁移率的TFT器件.绝缘层表面自组装单分子层的厚度对其上薄膜的生长行为和相应器件的性能影响极为明显,这一结论对有机半导体薄膜生长和器件制备具有指导意义.
自组装单分子层 薄膜形貌 酞菁氧钒 烷基链 self-assembled monolayer film morphology VOPc alkyl chain
