基于INA薄膜量子点光二极管的宽动态范围无SWIR图像传感器
Myonglae Chu1, Wenya Song1, Joo Hyoung Kim1
1Interuniversity Microelectronics Centre (IMEC), Kapeldreef 75, 3001 Leuven, Belgium.
Sensors (Basel, Switzerland)
|December 11, 2025
概括
这项研究引入了一种新的化 (InAs) 量子点光二极管 (QDPD) 用于短波红外 (SWIR) 成像. 这种可扩展,集成的SWIR传感器提供了高性能和高级功能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 光电学是指光电子产品.
- 半导体设备 半导体设备
背景情况:
- 短波红外 (SWIR) 成像对于各种应用至关重要,但目前的技术面临着整合和材料限制.
- 基于的体量子点 (CQD) 是常见的,但引发了环境和可扩展性的担忧.
- 在先进的成像系统中,SWIR传感器在读取集成电路 (ROIC) 上的单立体集成是非常理想的.
研究的目的:
- 开发一个单体集成的SWIR图像传感器,使用化 (InAs) 量子点光二极管 (QDPD).
- 展示一种可扩展的,无替代现有的基于CQD的SWIR技术.
- 为了实现带有增强噪声抑制的广泛动态范围成像.
主要方法:
- 制造薄膜光二极管 (TFPD) 架构,使用InAs QDPD直接集成到ROIC上.
- 实现3T像素设计,具有双转换增益 (DCG),用于广泛的动态范围.
- 使用基于的数字相关双采样 (CDS) 方案来降低噪音.
主要成果:
- 在1200nm时实现了28%的外部量子效率,在1400nm时达到4.8%.
- 显示了83.5dB的广泛动态范围.
- 通过CDS方案成功抑制了重置kTC噪声和随机电报信号 (RTS) 噪声.
- 展示了SWIR成像能力,包括材料歧视,通过烟雾成像和晶片传输.
结论:
- InAs QDPDs代表了下一代SWIR成像传感器的一个有前途的平台.
- 单体集成的TFPD架构提供了一个可扩展和符合RoHS的解决方案.
- 开发的传感器结合了高灵敏度,扩展的光谱覆盖范围和先进的SWIR应用程序的竞争性性能.
