室温,96×96像素的3D堆叠的InGaAs/InP SPAD传感器,附带闪光LiDAR的补充门

科学领域:

• 光子学和光电学和光电子学.
• 集成电路 集成电路
• 传感器技术 传感器技术

背景情况:

• 短波红外 (SWIR) 成像对于各种应用至关重要,包括自动驾驶和机器人技术.
• 传统的LiDAR传感器通常面临尺寸,功耗和在具有挑战性的照明条件下性能方面的局限性.
• 3D堆叠为缩小和增强传感器功能提供了一条途径.

研究的目的:

• 为了呈现室温,在SWIR频谱中运行的3D堆叠闪光LiDAR传感器.
• 为了证明传感器能够高精度捕获强度图像和深度图像的能力.
• 在不同的照明条件和范围下评估传感器的性能.

主要方法:

• 在顶层开发一个96x96的InGaAs-InP单光子雪崩二极管 (SPAD) 阵列.
• 集成到底层,配有补充级编码门,以减少噪音和后脉冲.
• 使用110nmCMOS技术进行制造.
• 使用1550nm激光和3ns门脉冲进行测试.

主要成果:

• 传感器成功生成了室内和室外的强度图像和深度图.
• 达到精确范围高达100米,精确度高于2%.
• 在120 klux的背景光条件下表现出强大的性能.
• 使用1550nm激光在100μW至3.1mW的功率范围内运行.

结论:

• 展示的3D叠加闪光LiDAR传感器是SWIR成像的一个重大进步.
• 传感器的性能验证了3D堆叠和先进的像素级隔离技术的有效性.
• 这项技术对下一代LiDAR系统具有前景,这些系统在各种环境中需要高精度和高性能.