Sensor InGaAs / InP SPAD a temperatura ambiente, 96 × 96 píxeles apilados en 3D con puertas complementarias para...

Área de la Ciencia:

• Fotónica y optoelectrónica.
• Circuitos integrados de circuitos integrados.
• Tecnología de Sensores Tecnología de Sensores

Sus antecedentes:

• Las imágenes de infrarrojos de onda corta (SWIR) son cruciales para varias aplicaciones, incluida la conducción autónoma y la robótica.
• Los sensores LiDAR tradicionales a menudo se enfrentan a limitaciones en términos de tamaño, consumo de energía y rendimiento en condiciones de iluminación desafiantes.
• El apilamiento 3D ofrece una vía para miniaturizar y mejorar las capacidades de los sensores.

Objetivo del estudio:

• Para presentar una temperatura ambiente, un sensor LiDAR de flash 3D apilado en 3D que opera en el espectro SWIR.
• Para demostrar la capacidad del sensor para capturar imágenes de intensidad y mapas de profundidad con alta precisión.
• Para evaluar el rendimiento del sensor en diferentes condiciones de iluminación y rangos.

Principales métodos:

• Desarrollo de una matriz de diodos de avalancha de fotones únicos (SPAD) de 96x96 InGaAs-InP en un nivel superior.
• Integración con un nivel inferior con puertas en cascada complementarias para la reducción del ruido y el pulso posterior.
• Fabricación utilizando tecnología CMOS de 110 nm.
• Prueba con un láser de 1550nm y 3ns pulsos de entrada.

Principales resultados:

• El sensor generó con éxito imágenes de intensidad y mapas de profundidad tanto en interiores como en exteriores.
• Logró un alcance preciso de hasta 100 m con una precisión superior al 2%.
• Demostró un rendimiento robusto en condiciones de luz de fondo de 120 klux.
• Operado con un láser de 1550nm en un rango de potencia de 100μW a 3.1mW.

Conclusiones:

• El sensor LiDAR de flash apilado en 3D presentado es un avance significativo para las imágenes SWIR.
• El rendimiento del sensor valida la efectividad del apilamiento 3D y las técnicas avanzadas de puertas a nivel de píxeles.
• Esta tecnología es prometedora para los sistemas LiDAR de próxima generación que requieren alta precisión y rendimiento en diversos entornos.