2023年8月14日在比利时鲁汶，imec作为纳米电子学和数字技能领域的全球研制和立异中心宣告成功集成了固定光电二极管结构到薄膜图画传感器中。

  检测可见光规模之外的波长,例如红外光,有着十分明显的优势。运用包含无人驾驶汽车上的摄像头,以“看穿烟雾或雾霭,以及用于经过面部辨认解锁智能手机的摄像头。尽管可见光能够终究靠根据硅的成像器检测,但需求其他半导体资料来检测更长的波长,比方短波红外线(SWIR)。

  运用III-V资料能够战胜这一检测约束。但是,制作这些吸收体的本钱十分高,约束了它们的运用。相比之下,运用薄膜吸收体(如量子点)的传感器最近出现为一个有远景的代替计划。它们具有十分杰出的吸收特性和与传统CMOS读出电路集成的潜力。尽管如此,这种红外线传感器的噪声功能较差,导致图画质量较差。

  a悉数排空(答应在没有kTC噪声或前一帧影响的情况下复位)。因而,由于噪声更小、功耗功能更好,PPD主导了根据硅的图画传感器的顾客商场。 在硅成像之外,至今还不或许集成此结构,由于难以混合两种不同的半导体体系。

  现在,imec在薄膜图画传感器的读出电路中成功集成了PPD结构。 一种SWIR量子点光电检波器与一种氧化铟镓锌(IGZO)薄膜晶体管单片集成成PPD像素。 随后,该阵列被进一步处理在CMOS读出电路上以构成一个完好的薄膜SWIR图画传感器。 imec的“薄膜固定光电二极管项目负责人Nikolas Papadopoulos 表明:“装备4T像素的原型传感器表现出明显低的读出噪声6.1e-,相比之下,传统的3T传感器超越100e-,证明了其杰出的噪声功能。 因而,红外图画的拍照噪声、失真或搅扰更小,准确性和细节更高。

  imec像素立异项目经理Pawel Malinowski弥补说:“在imec,咱们正在红外线和成像器的交汇处处于位置,这要归功于咱们在薄膜光电二极管、IGZO、图画传感器和薄膜晶体管方面的归纳专业相关常识。经过完成这一里程碑,咱们战胜了当时像素架构的约束性,并展现了一种将功能最佳的量子点SWIR像素与经济实用的制作办法相结合的办法。下一步包含优化这项技能在许多类型的薄膜光电二极管中的运用,以及扩展其在硅成像之外的传感器中的运用。咱们等待经过与职业同伴的协作进一步推动这些立异。“

  研讨结果宣布在2023年8月《天然电子学》杂志具有固定光电二极管结构的薄膜图画传感器。开始结果在2023年世界图画传感器研讨会上出现。

  运用硅互补金属氧化物半导体技能制作的图画传感器大规模的运用于各种电子设备,一般依靠固定光电二极管结构。

  在这里,咱们展现了具有固定光电二极管结构的根据薄膜的图画传感器能具有与硅固定光电二极管像素适当的噪声功能。 咱们将一种可见近红外有机光电二极管或短波红外量子点光电二极管与薄膜晶体管和硅读出电路集成在一起。 薄膜固定光电二极管结构表现出低kTC噪声、按捺暗电流、高满量容和高电子电压转化增益,并保留了薄膜资料的长处。 根据有机吸收体的图画传感器在940 nm处的量子功率为54%,读出噪声为6.1e–。

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