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ga2o3深紫外图像传感器研究取得进展
来源:微电子研究所 发表于 2022/9/29

 紫外成像在航天与医疗等领域颇具应用价值。目前,高性能、低成本的紫外成像芯片难以获得。同时,基于ⅲ-ⅴ/ⅱ-ⅵ等宽禁带半导体的紫外探测器难以与si基读出电路实现大规模集成,这限制了高性能紫外成像芯片的制造与应用。 


  中国科学院微电子研究所重点实验室与中国科学技术大学合作,首次实现基于超宽禁带半导体材料ga2o3的背照式主动紫外图像传感器阵列,并在极弱光照条件下实现了成像。研究采用cmos工艺兼容的igzo tft驱动ga2o3紫外探测器,实现单片集成32×32紫外成像阵列。igzo tft器件表现出极低的漏电和驱动能力以及在正负偏压下良好的稳定性。ga2o3探测器具有极低的噪声,对紫外光表现出极高的灵敏度,可实现对低至1pw/cm2的紫外光进行探测。通过外围电路进行信号读取和处理,该图像传感器实现了在弱光下的成像应用。该成果为基于ⅲ-ⅴ/ⅱ-ⅵ等材料的可扩展、高密度图像传感器集成与应用提供了新的思路和解决方法。 


  相关研究成果(first demonstration of high-sensitivity (nep<1fw·hz-1/2) back-illuminated active-matrix deep uv image sensor by monolithic integration of ga2o3 photodetectors and oxide thin-film-transistors)入选2022 vlsi。 

图1.单片集成1t1pd图像传感器结构图 


图2.该工作与其他已报道的深紫外探测器性能对比 


图3.单片集成ga2o3紫外成像系统 


图4.基于ga2o3 pd/igzo tft图像传感器在不同强度深紫外光照下的成像情况


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