我国实现硅基钙钛矿 有望促进X射线平板探测器走向产业化

        电子管中不用加热方式而发射电子的阴极。一般利用光电发射,场致发射或二次发射来供给电子。光电管、稳压管、氖管等的阴极都是冷阴极。习惯上常只把场致发射的阴极称为冷阴极。冷阴极光源是一种在霓虹灯的制作工艺基础上,进一步提高对电极、粉管、制作工艺、老练以及配套电源等一系列与光源制作有关的整体规格,所产生的高端冷阴极低气压辉光放电光源。

        近日,深圳先进技术研究院开发了一种新型的基于场发射的冷阴极X射线源—硅/铜薄膜基底上硫化亚铜纳米线/氧化石墨烯异质结构,寿命高于传统场发射材料碳纳米管一个量级。低成本、高寿命、低阈值场强X射线源走向大规模市场成为可能。

        实现硅和钙钛矿的单片集成结构是将高性能钙钛矿X射线探测器推向大规模产业化的核心要点。将钙钛矿图案化可以解决电信号的串扰问题,常见的图案化手段包括自下而上的光刻技术和激光划线等技术。

        研究团队采用深硅刻蚀和钙钛矿原位生长技术,成功实现了硅基集成、厚度达300微米的图案化钙钛矿。团队获得了高灵敏度(高于商业化直接型X射线探测器α-Se一个量级)、快速响应(毫秒级别响应时间)、高分辨率(约0.5毫米)的硅基集成、像素化的直接型钙钛矿X射线平板探测器。该研究工作对于硅基钙钛矿直接型X射线平板探测器走向产业化有重要借鉴意义。

        光刻技术是在光照作用下,借助光致抗蚀剂(又名光刻胶)将掩膜版上的图形转移到基片上的技术。其主要过程为:首先紫外光通过掩膜版照射到附有一层光刻胶薄膜的基片表面,引起曝光区域的光刻胶发生化学反应;再通过显影技术溶解去除曝光区域或未曝光区域的光刻胶(前者称正性光刻胶,后者称负性光刻胶),使掩膜版上的图形被复制到光刻胶薄膜上;最后利用刻蚀技术将图形转移到基片上。

        集成电路制造中利用光学- 化学反应原理和化学、物理刻蚀方法,将电路图形传递到单晶表面或介质层上,形成有效图形窗口或功能图形的工艺技术。

        随着半导体技术的发展,光刻技术传递图形的尺寸限度缩小了2~3个数量级(从毫米级到亚微米级),已从常规光学技术发展到应用电子束、 X射线、微离子束、激光等新技术;使用波长已从4000埃扩展到 0.1埃数量级范围。光刻技术成为一种精密的微细加工技术。

        常规光刻技术是采用波长为2000~4500埃的紫外光作为图像信息载体,以光致抗蚀剂为中间(图像记录)媒介实现图形的变换、转移和处理,最终把图像信息传递到晶片(主要指硅片)或介质层上的一种工艺(图1)。在广义上,它包括光复印和刻蚀工艺两个主要方面。

        ①光复印工艺:经曝光系统将预制在掩模版上的器件或电路图形按所要求的位置,精确传递到预涂在晶片表面或介质层上的光致抗蚀剂薄层上。

        ②刻蚀工艺:利用化学或物理方法,将抗蚀剂薄层未掩蔽的晶片表面或介质层除去,从而在晶片表面或介质层上获得与抗蚀剂薄层图形完全一致的图形。集成电路各功能层是立体重叠的,因而光刻工艺总是多次反复进行。

        激光划线利用半导体泵浦激光器作为光源,经过一组透镜组合整合后能够发射出高准直度的点状光源,在经过特制棱镜打散后能够形成一条亮度均匀的光线。由于采用特殊设计的棱镜扩散光线,有效避免了采用普通柱镜扩散光线后产生光线两端光强弱中间光强的缺点,我们(北京贝诺)设计的棱镜在扩散光线后能够使光线两端和中间的亮度相同(肉眼分辨),经功率测试结果分析得出两端光强和中间光强误差在3%以内,肉眼无法分辨出亮度差。能够在使用距离40米的位置清晰分辨出光线,有效的解决了人工划线的工作强度。

 

新闻来源:深圳先进技术研究院