本文设计制作了一款阵列规模为 1024×1024元、像元尺寸为 10 .m×10 .m的昼夜兼容成像 EMCCD(electron multiplying charge coupled device), 该器件包含国内首次制作的浮置栅放大器, 该放大器电荷转换因子(Charge to voltage factor, CVF)为 3.57 .V/e－, 满阱 55ke－, 能够非破坏性判断信号强度。该功能使得场景中微光照区域的像素可以选择性地路由至倍增通道输出, 而强光照区域的像素会路由至非倍增通道输出, 有了这种场景内可切换增益特性, 两种输出的信号重新组合, 实现高动态成像。同时为了实现器件在强光应用场合的抗光晕功能, 器件像元区域采用了纵向抗晕设计, 抗晕倍数为 200倍, 基于此类器件制作的相机能够恰当地在暗视场中呈现明亮的图像。

为了实现对快速运动目标的跟踪成像或记录其快速变化的过程, 研制了一种高帧频64×64元蓝光响应增强CCD。该器件的存储区采用漏斗形结构以提高其工作频率, 光敏元采用多蓝光窗口来提高其蓝光响应, 衬底采用较高的电阻率50Ω·cm从而提高了其红光响应, 采用MPP技术来降低暗电流。器件的帧频为2000f/s, 在450~900nm波长范围的平均量子效率为45%, 动态范围达到15000∶1, 暗电流为30pA/cm2。

采用埋沟、三浌多晶硅、两次金属工仦,研制出正照 EMCCD器件。器件的像元尺寸 16 μm×16 μm。器件在-20℃下工作,读出频率 10 MHz,倍增增益可达 1000倍以上,探测灵敏度 5×10-4 lx。

采用三层多晶硅、埋沟、双层金属工艺研制了1/2英寸823×592、8.3μm×8.3μm内线转移CCD，该器件设计制作了纵向抗晕结构，实现了内线转移器件光晕抑制。该器件水平驱动频率可达30MHz，峰值响应波长位于550nm，动态范围62.6dB。

传统的电荷耦合器件(CCD)处于强光环境时，会产生光晕现象; 纵向溢出漏结构的出现，满足了CCD在强光环境下的使用要求。通过对CCD的纵向溢出漏结构及其电势进行分析，发现抗晕势垒是纵向溢出漏结构能否实现抗晕功能的关键，决定了抗晕能力的强弱，而抗晕势垒受p阱注入剂量、埋沟注入剂量的影响。通过工艺仿真，确定了纵向溢出漏结构的p阱、埋沟工艺条件，根据仿真结果制造的纵向抗晕CCD抗晕能力大于100倍。

对埋沟电荷耦合器件(CCD)的势阱形成机理进行了描述。基于泊松方程求解, 通过计算埋沟CCD信号电子进入势阱后填充的耗尽区大小, 得出了埋沟CCD电荷处理量的计算公式, 同时得出了埋沟CCD所需的最佳驱动脉冲。分析计算了埋沟结深、衬底掺杂等对CCD最佳工作点及最大电荷处理量的影响。根据理论计算, 设计制作的6000元线阵CCD信号处理量达到了4643 e/μm2。