67、硅基图像传感器与长波长红外探测器技术解析

硅基图像传感器与长波长红外探测器技术解析

硅基图像传感器

硅基图像传感器在天文观测等领域有着重要应用。由于硅的高折射率、安全的沉积工艺、在低温真空环境下的可靠使用以及与硅传感器制造工艺相适配的材料等原因，硅传感器需要专门的增透（AR）涂层。

AR涂层的作用

• 光谱范围拓展 ：对于电荷耦合器件（CCD）这种成熟的天文传感器，制造商正转向多层AR涂层等二阶改进。多层涂层能提供更宽的光谱范围，尤其能改善光谱范围极端处（如紫外和近红外）的性能，因为这些区域的信噪比往往最差。
• 反射率降低 ：高效的AR涂层能实现最小反射率，这不仅增强了光谱响应，还能减少鬼像或其他仪器反射。在红光波长下，低反射率可确保条纹幅度最小化。

对不同波长的响应

• X射线和短波长 ：硅传感器对紫外波长和X射线有良好的响应。良好的紫外响应需要高性能的背面减薄，使死层厚度最小。对于低能X射线也是如此。中等能量的X射线在10 - 40μm的正常传感器厚度下能被很好地检测到。在高能情况下，X射线吸收效率下降，需要厚硅才能有有用的响应。
• 波前传感器 ：天文波前传感器（WFS）用于主动和自适应光学系统。对于自适应光学系统，帧率高（可达每秒1000帧），信号水平低。大型望远镜有更多的子孔径，因此需要相对较大的传感器格式，这在构建和实现高帧率、低读出噪声方面具有挑战性。例如e2v CCD220这种大格式的WFS设备，为了达到合适的帧率，需要高像素率和更多