Hacia los sensores de profundidad infrarrojos basados en semiconductores amorfos integrables en CMOS

Área de la Ciencia:

• La optoelectrónica es la óptica electrónica.
• Dispositivos de semiconductores Dispositivos de semiconductores.
• La detección óptica de detección óptica.

Sus antecedentes:

• Las tecnologías actuales de detección de profundidad óptica se enfrentan a desafíos para equilibrar el rendimiento de medición con la simplicidad y escalabilidad del sistema, especialmente en altas densidades de píxeles.
• Las soluciones existentes a menudo luchan por lograr una alta precisión mientras mantienen la facilidad de integración y la rentabilidad.

Objetivo del estudio:

• Introducir y evaluar el detector de fotomixado intrínseco (IPD) como una solución para la detección de profundidad de tiempo de vuelo de alta precisión.
• Demostrar la capacidad del IPD para superar las limitaciones de las tecnologías actuales de detección de profundidad.
• Explorar el potencial de IPD para la integración escalable y compatible con CMOS.

Principales métodos:

• Utilizando un proceso de mezcla no lineal de referencia eléctrica en semiconductores amorfos para la detección de profundidad.
• Desarrollar y probar los primeros prototipos de sensores de profundidad basados en la tecnología IPD.
• Evaluación del rendimiento en longitudes de onda visibles (457 nm) e infrarrojas cercanas (785 nm).

Principales resultados:

• Se lograron eficiencias de mezcla de hasta el 47% en los prototipos desarrollados.
• Demostró una resolución de profundidad media de 5 mm en distancias de 0 m a 2 m utilizando una longitud de onda de 457 nm.
• Confirmadas capacidades de detección del infrarrojo cercano con sensibilidad de hasta 450 μW/cm2 a 785 nm.

Conclusiones:

• El detector de fotomixado intrínseco (IPD) ofrece un camino prometedor hacia la detección de profundidad de alto rendimiento.
• IPD permite una plataforma de integración simple, escalable y compatible con CMOS para sensores de profundidad.
• La tecnología soporta altos factores de relleno de píxeles de hasta el 100%, allanando el camino para la próxima generación de soluciones ópticas de detección de profundidad.