據麥姆斯咨詢報道,比利時微電子研究中心(Imec)首次將鉗位光電二極管(PPD)結構集成到薄膜量子點圖像傳感器中,提高了短波紅外(SWIR)區域的傳感性能。
集成鉗位光電門和傳輸門可將薄膜圖像傳感器的吸收波長提高到1 μm以上,從而實現更具成本效益的短波紅外傳感器。
這款薄膜量子點圖像傳感器應用包括自動駕駛汽車攝像頭,以“透視”煙霧,以及通過人臉識別解鎖智能手機的攝像頭等。采用量子點等薄膜吸收器的傳感器,近來已成為硅和II-V族傳感器有前景的替代品。它們具有更好的吸收特性,以及與傳統CMOS讀出電路集成的潛力,不過,其噪聲性能較差,這會導致成像質量較差。
20世紀80年代,PPD結構被引入硅基CMOS圖像傳感器,并集成了額外的晶體管柵極和特殊的光電探測器結構,以在整合開始之前完全耗盡電荷,從而實現沒有熱噪聲或前一幀影響的復位操作。
然而,由于難以混合兩種不同的半導體系統,迄今為止仍無法在硅以外整合這種結構。
Imec“薄膜鉗位光電二極管”項目負責人Nikolas Papadopoulos表示:“與傳統3T傳感器超過100 e-的讀出噪聲相比,該原型4T圖像傳感器的讀出噪聲低至6.1 e-,證明了其卓越的噪聲性能。這使其能夠以更少的噪聲、失真或干擾,更準確、更細節地捕獲紅外圖像。”
未來的進一步研究包括優化該技術在其它類型薄膜光電二極管中的應用,并將其傳感器應用擴展到硅成像以外。
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原文標題:Imec在薄膜量子點傳感器中集成PPD結構,增強短波紅外傳感性能
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