激光退火是消除背照式电荷耦合器件(CCD)图像传感器背面势阱的重要工艺。文章研究了激光退火工艺中不同的激光波长、能量密度、光斑交叠率对掺杂杂质激活效率、器件表面形貌、成像质量及紫外量子效率的影响。研究结果表明, 在浅结注入的情况下, 355nm波长激光激活效率要优于532nm激光, 但是355nm激光比532nm激光更易在较低能量密度时使硅片出现龟裂现象。采用2J/cm2能量密度、50%~65%交叠率, 355nm激光能有效激活离子注入的硼离子, 背照式CCD图像传感器成像均匀性好, 紫外量子效率明显提升。

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。

帧转移电荷耦合器件(FTCCD)主要应用于可见光信号探测,其在强光应用场合容易出现光晕现象。针对该问题,研制了帧转移纵向抗晕CCD图像传感器, 该器件阵列规模为1024×1024元, 像素尺寸为12μm×12μm。为了实现纵向抗晕功能, 采用了n型埋沟-鞍形p阱-n型衬底结构, 纵向抗晕倍数为200倍, 器件满阱电子数为大于等于200ke-, 读出噪声小于等于80e-, 动态范围大于等于2000∶1。

研究了可取代多晶硅扩散掺杂的离子注入掺杂工艺, 通过两种掺杂方式对CCD栅介质损伤、多晶硅接触电阻及均匀性等关键参数影响的对比研究, 发现离子注入掺杂制作的多晶硅栅质量优于扩散掺杂制作的多晶硅栅, 这有利于CCD输出均匀性的提高。对两种多晶硅掺杂方式的工艺集成条件进行对比, 多晶硅掺杂采用离子注入方式其工艺步骤更简单, 工艺集成度更高。

通过在硼扩散后增加一步800℃、5min的氧化工艺, 使得硼扩散过程中产生的硼硅玻璃能够去除干净, 在去除硼硅玻璃后的硅片上生长的氧化层厚度均匀、可控, 有利于提高器件的光响应均匀性。

通过对含氯氧化在线实验结果和工艺仿真结果进行对比，并进行仿真工艺校准，发现采用氯含量相同的仿真校准结果较之等物质量仿真校准结果与实际工艺实验结果相吻合。对氯含量相同氧化校准模型进行了不同温度、不同氧化方式的验证，仿真结果与在线实验结果相吻合，并利用该模型对CCD工艺制作中含氯氧化进行了仿真，仿真结果与CCD工艺制作测试数据相一致。

利用改进的遗传算法从GaMnAs外延薄膜的远红外反射光谱中提取了GaMnAs薄膜的洛伦兹振子模型参数, 发现GaAs掺入Mn后, ωTO向低频方向移动, ωLO基本保持不变, ε∞和εs均减小, γ有很大变化。并通过XRD以及近红外谱发现Mn的掺入会引入缺陷, 这种缺陷会影响晶格质量, 导致γ发生很大变化。

采用LPCVD技术, 以CH4和H2混合气体为反应源气, 在n-Si（111）衬底上生长3C-SiC晶体薄膜。H2在反应过程中作为稀释气体和运输气体, CH4作为碳源, 硅源有衬底硅来提供。利用X射线衍射分析仪、场发射扫描电子显微镜、激光拉曼光谱和傅里叶变换红外光谱分别研究3C-SiC薄膜的晶相结构、表面形貌及其光谱性质。结果表明此生长方法可以成功的成长出3C-SiC薄膜。

提高GaMnAs材料中Mn的含量可以提高其居里温度, 但随之而来也会引入很多缺陷。为了研究高含量Mn引入的缺陷对稀磁半导体材料的影响, 本文对低温分子束外延技术（LT-MBE）生长的GaMnAs外延层进行了光电导以及红外等光谱的分析。通过对样品的光谱分析, 发现样品中存在大量的As反位缺陷（AsGa）、Mn的间隙位缺陷（MnI）、以及在生长和退火过程中产生的Mn以及MnAs团簇等缺陷, 这些缺陷都会影响外延层的光谱特性, 同时也会影响器件的电学性能。