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紫外探測技術(shù)是繼紅外和激光探測技術(shù)之后發(fā)展起來的軍民兩用光電探測技術(shù)。由于紫外光的波長比可見光短，因而它又稱為"黑光"，因為它可以引起某些材料在黑暗中發(fā)光。因此，它在公安刑偵、紙幣與證件等防偽檢測方面均有很好的應(yīng)用；在醫(yī)學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如在檢測診斷皮膚病時可直接看到病變細節(jié)，并可用它來檢測癌細胞、微生物、血色素、白血球、紅血球、細胞核等，其檢測不但迅速、準確，而且直觀、清楚；在軍事上，它主要用于紫外告警、紫外通信、紫外/紅外復(fù)合制導(dǎo)和導(dǎo)彈跟蹤及監(jiān)視天空、研究遠距離星體等方面。

一、紫外成像器件類型

（1）紫外成像增強器。它是一種為導(dǎo)彈羽煙紫外輻射探測的一種探測器。其中，微通道（MCP）像增強器具有響應(yīng)速度快、抗磁場干擾能力強、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕、圖像讀出方便等優(yōu)點，用于紫外探測成像，可獲得高分辨率、高靈敏度。

紫外像增強器的光譜響應(yīng)主要取決于光電陰極的材料。在Ⅱ-Ⅵ族化合物中，CsTe、RbTe和CsRbTe光電陰極對紫外光（160~300nm）有很高的靈敏度，而對可見光不靈敏。在253.7nm處的量子效率為20%，顯示出很好的“日盲”特性。因此，對穿過大氣層到達地球表面的太陽光（波長小于290nm）不靈敏，具有高靈敏度、低噪聲與探測微弱信號的能力，因而利用導(dǎo)彈羽煙的紫外輻射，能探測導(dǎo)彈的運動及落點。由于紫外成像增強器是電真空器件，因而其體積、質(zhì)量都比較大。

（2）紫外固體成像器件。由于Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體如GaN（氮化鎵）InN（氮化銦）、

A1N（氮化鋁）三種材料的禁帶寬度分別為3.4eV、1.9eV、6.2eV，覆蓋了從可見光到紫外光波段，從而使紫外探測、成像器件的制作材料有了很大的選擇空間。

與成熟的半導(dǎo)體Si材料相比，Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體材料普遍具有耐高溫、低介電常數(shù)、耐腐蝕、抗輻射等優(yōu)良特性，非常適合于制作抗輻射、高頻、大功率和高密度集成器件。在這些材料中，以GaN和AIGaN尤為突出。

GaN是一種寬禁帶的半導(dǎo)體，它十分穩(wěn)定，具有強硬度、抗常規(guī)濕法腐蝕的特點，用它所制成的探測器對能量大于3.4eV的光子有很大的響應(yīng)度，因而它主要用于紫外光探測與成像。顯然，紫外固體成像器件具有高可靠性、高效率、快速響應(yīng)、長壽命、全固體化、體積小等優(yōu)點，因而廣泛用于宇宙飛船、火箭羽煙探測、大氣探測、飛機尾焰探測、火災(zāi)探測等領(lǐng)域。

二、GaN紫外攝像機

GaN紫外探測器的結(jié)構(gòu)主要有光電導(dǎo)型、光伏型。光伏型結(jié)構(gòu)中又分PN結(jié)型、PIN型、肖特基結(jié)型、MSM（金屬-半導(dǎo)體-金屬）型、異質(zhì)結(jié)型等，用它們均可制成紫外攝像機。

北卡羅來納大學(xué)的研究人員與美國陸軍夜視實驗室合作研制了一種以GaN為基礎(chǔ)的可見光盲紫外攝像機。這種攝像機包含一個32x32GaN/AIGaN異質(zhì)結(jié)PIN光電二極管陣列。底層為N摻雜的GaN，具有接近20%的AI，其上是一層非摻雜的GaN層，再上是一層P摻雜的GaN層。整個結(jié)構(gòu)建立在一個光能穿過的拋光的藍寶石基底上。每一個光電二極管都對320~365nm的光波具有敏感的響應(yīng)。波長小于320nm的光被AIGaN底層吸收，波長大于365nm的光穿過GaN。增加底層和頂層Al的含量可改變光電二極管的帶寬。

1999年美國北卡羅來納州立大學(xué)夜視實驗室和霍尼韋爾技術(shù)中心研制出1024像元的AIGaN紫外光電二極管陣列，該陣列響應(yīng)波長為365nm，目前，他們已用該陣列組裝成數(shù)字紫外攝像機。

三、紫外CCD攝像機

紫外CCD攝像機以方（delta）摻雜CCD技術(shù)為基礎(chǔ)，包括一個2.5nm厚的硅摻雜層，該摻雜層用分子束外延（MBE）生長在一個薄的CCD背面，。摻雜能增強對由紫外光子照射產(chǎn)生的電子的探測能力，效率幾乎可達200%«為增強0.3-0.7gm的靈敏度，可在傳感器陣列涂上抗反射涂層，這樣可使激活區(qū)的畫面?zhèn)鬟f達到256x512像元，有效速度為30幀/秒，為便于攝像機操作，其中還可裝入實用的電子部件。

1998年，日本濱松公司開發(fā)成功了新型紫外薄型背照式電荷耦合器件（Back Thinned Charge Coupled Device，BTCCD），由于采用了特殊的制造工藝和特殊的鎖相技術(shù)，該BTCCD不僅具有固體攝像器件的一般優(yōu)點，而且具有噪聲低，靈敏度高、動態(tài)范圍大的優(yōu)點。BTCCD框圖如圖1所示。