[01708183]高灵敏度MSM型ZnO基日盲紫外探测器

项目简介： 由于地球大气层中的臭氧对200-290nm波段紫外光的几乎完全吸收，形成所谓的“日盲区”，此时，导弹羽烟的紫外辐射在微弱的紫外背景下就容易显现出来。因此，紫外告警系统可以在比较干净的背景中探测导弹羽烟的中紫外辐射，降低了信号处理的难度，使虚警率大大降低。日盲紫外探测可广泛应用于战术导弹目标的预警探测和战场上的短距离紫外秘密通信，可用于空载、舰载或地面探测预警系统，也可以用于紫外天文和紫外星敏感器，也同时可用于灾害天气预报、火灾监测、紫外环境监测、海洋石油溢油监测、公安指纹鉴定等探测。研究已证明ZnO基光功能材料相比GaAs、GaN、InP、Si、SiC等化合物半导体具有更好的空间抗辐照特性，其空间抗辐照特性是GaN基薄膜材料的上百倍。本项目开发出了一种新型抗辐照的、可靠性高、寿命长、成本低、可单片集成的 MSM型ZnO基日盲紫外探测器。相比常规的Si基紫外探测器其灵敏度可提高两个数量级。技术指标：在5V偏压下，对啵长为285nm的紫外光响应灵敏度优于2200A/W，暗电＜1μA，明暗比＞104，响应速度优于30ns。 技术创新性和领先性： 拥有自主知识产权，已经申报相关专利。主要是工艺的创新，目前所开发出的探测器其各项指标均优于其它各类半导体紫外探测器，其抗辐射性能稳定。进一步采用ZnO纳米线做活性有源层，将有希望实现单光子探测灵敏度，将替代昂贵的紫外光电倍增管。与国内外同类产品比较：美国实验室灵敏度：1800A/W（5V偏压，365nm）；印度实验室灵敏度：600A/W（5V偏压，365nm）；我们实验室灵敏度：2200A /W（5V偏压，365nm）。 市场及效益分析： 下面以其在军事方面的用途为例分析其经济效益：本项目器件的开发成功必将提升我军在导弹预警方面的作战能力，更新现有的武器装备，不但可以使紫外探测装置实现完全日盲、低电压、高灵敏、高可靠、轻型化和长寿命，而且将大大降低武器装备的制造成本。常规的导弹告警系统是由滤光片和光学组件、图象增强器组件、光纤探头和一个电荷耦合器件探测器组成。该装置探测过程复杂，能量以光子形式从目标进入告警系统，将能量聚焦到光电阴极，同时将无关的波长滤掉。光电阴极将光子转换成电子，然后打到图像增强器。该图像增强器通过MCP大约一百万个因子放大这些输入电子，使上百万个电子成束离开图象增强器。这些电子随后打到荧光屏，再将它们转换成光子。这些光子由荧光屏发射出来，然后进入光纤光锥，图像增强器的输出直径与电荷耦合器件探测器的输入直径相匹配。这些光子随后被电荷耦合器件探测到后转换成信号，传送给处理算法。信息处理过程中，除了探测效果外，最重要的应是设备的成本。每套电荷耦合器件与图像增强器成本价各接近4000美元。滤光片及光学组件初样成本为9000美元，批量成本目标为每套4000～5000美元。而使用ZnMgO等宽带隙化合物，可以做到完全日盲，无需昂贵的大的硫酸镍单晶滤光片单晶，它取代了目前的光学组件，图象增强器(含高压电源)与电荷耦合器件。替换后的光学组件将是一元或二元组件，采用一些外来材料，作为目前设计的一部分。它们仍需具有某种滤光特性，但研制成本低、开发更为简单。图像增强器、光纤光锥以及电荷耦合器件均被单一的探测器取代。探测器比目前使用的电荷耦合器件成本还要低，光学元件的成本由4000美元降至500美元。结果每套探测器的生产成本节约将超过7000美元。可见这一项目的开发具有可观的经济效益。 合作条件要求： 采用技术入股方式，共同开发经营，预计投资500万元。