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红外与激光工程 2017年第1期46卷 224-229页

作者：赖莉萍付博张蓉竹四川大学电子信息学院四川成都610064 中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

CMOS阵列探测器中,像素单元间的串扰会影响其成像质量。为了解不同光源对CMOS电串扰的影响,针对CMOS图像传感器的电串扰特性建立了一个分析模型,结合CMOS图像传感器的工作原理定量计算了单色光、宽谱光源入射条件下的电串扰特性。分析... 详细信息

CMOS阵列探测器中,像素单元间的串扰会影响其成像质量。为了解不同光源对CMOS电串扰的影响,针对CMOS图像传感器的电串扰特性建立了一个分析模型,结合CMOS图像传感器的工作原理定量计算了单色光、宽谱光源入射条件下的电串扰特性。分析结果表明CMOS图像传感器的电串扰随单色光波长、宽谱光源谱宽和中心波长的增大而增大,但中心波长与单色光波长相同的宽谱光源,其对电串扰的影响大于单色光。辐照功率为600μW,单色光波长为1 064 nm,电串扰大小约为50.611 m V;宽谱光源中心波长为1 064 nm,谱宽为400 nm时,电串扰的大小约为50.914 m V,相比于单色光电串扰增加了约0.303 m V。

关键词：宽谱光源阵列探测器 CMOS图像传感器电串扰

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CMOS阵列响应过程中的电串扰特性研究

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强激光与粒子束 2015年第6期27卷 102-106页

作者：赖莉萍罗福张蓉竹四川大学电子信息学院成都610064 中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

在利用CMOS阵列探测器成像时,探测阵列单元间的串扰将直接影响器件成像质量。为了更好地了解串扰对器件响应过程的影响,针对CMOS图像传感器的电串扰特性进行了分析,建立了电串扰数学分析模型,对电串扰的大小进行了定量计算。具体分析了... 详细信息

在利用CMOS阵列探测器成像时,探测阵列单元间的串扰将直接影响器件成像质量。为了更好地了解串扰对器件响应过程的影响,针对CMOS图像传感器的电串扰特性进行了分析,建立了电串扰数学分析模型,对电串扰的大小进行了定量计算。具体分析了不同扩散长度、感光面积、耗尽层宽度、像素尺寸和温度对电串扰的影响。分析结果表明,感光面积、耗尽层宽度与像素尺寸对电串扰的影响最大,扩散长度和温度对电串扰的影响相对较小。感光面积由3.8μm2增加到12.8μm2后,归一化的电串扰减小了约13%;像素尺寸由7μm×7μm增加为15μm×15μm时,电串扰增加了约95.4%;温度由100K增加到180K后,电串扰下降了约0.6%。

关键词：阵列探测器 CMOS图像传感器电串扰感光面积

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硫化铅胶体量子点短波红外光电二极管性能调控及阵列化应用研究

硫化铅胶体量子点短波红外光电二极管性能调控及阵列化应用研究

引用

作者：江梦婷苏州大学

学位级别：硕士

硫化铅胶体量子点由于其在短波红外波段范围内可调的吸收光谱、掺杂类型与掺杂浓度等光电性质,加之其可通过低温溶液法直接与硅基CMOS读出电路单片异质集成,正成为下一代短波红外图像传感器的研究热点。无源像素结构由于其简单的器件结... 详细信息

硫化铅胶体量子点由于其在短波红外波段范围内可调的吸收光谱、掺杂类型与掺杂浓度等光电性质,加之其可通过低温溶液法直接与硅基CMOS读出电路单片异质集成,正成为下一代短波红外图像传感器的研究热点。无源像素结构由于其简单的器件结构与制备工艺,有望用于构建低成本高性能的量子点红外成像阵列,然而,光照下像素间的电串扰问题以及较高的静态功耗,使得难以实现高质量图像识别功能。本文聚焦于如何构筑硫化铅胶体量子点无源成像阵列,旨在解决无源成像阵列中器件在光照下的电串扰及高静态功耗问题,从器件性能优化及像素结构设计两方面出发,探索了电子阻挡层对反向偏压暗电流的调控作用,设计了反向垂直集成的“硫化铅量子点光电二极管-有机整流二极管”像素结构,有效抑制了电串扰和静态功耗,并通过可见-短波红外波段的成像结果证明了该像素结构在大规模无源成像阵列中的可行性与应用价值。具体研究内容如下:(1)论文首先从ITO/PEIE/ZnO/PbS/MoO3/Ag为基本结构的nip型光电二极管出发,分析光生载流子在异质结中的分离传输机制,并通过引入不同的电子阻挡层来增加电极反向电子注入势垒,从而有效抑制反向偏压暗电流。其中,Poly-TPD电子阻挡层/硫化铅有源层界面处提供了最高势垒高度,有效降低了界面热电荷对暗电流的贡献,在施加-1.5 V偏压时获得了低至1.51×10-7 A/cm2的稳态暗电流密度。同时,本文采用邻二氯苯代替氯苯作为Poly-TPD的溶剂,通过改善聚合物薄膜的形貌及导电性,在不损失反向偏压暗电流的前提下降低了器件的串联电阻,显著提高了器件的正向导通电流,获得兼具高光响应与超高整流比(～1.49×106)的光电二极管。(2)针对无源成像阵列中存在的器件光照下的电串扰及高静态功耗问题,本文设计并实现了反向垂直集成的“光电二极管-有机整流二极管”像素结构,每个像素单元均由“背靠背”垂直堆叠的PbS CQDs光电二极管-P3HT整流二极管构成。由于正负电极功函数的差异导致P3HT能级弯曲,形成的电荷阻挡势垒切断了光生空穴在零偏与正偏下的传输路径,相反,在负偏下能带弯曲方向发生改变,有利于光生空穴的传输与提取,因此有效地抑制了无源阵列面临的电信号串扰问题,并且保证了器件的低静态功耗。当外加偏压为-2 V时,基于此像素结构制备获得的单像素器件在1413 nm波长光照下获得了 0.135 A W-1的响应度、以及6.10×1011 Jones的探测率。随后,设计并制备了 8×8无源成像阵列,并自主设计和搭建了信号处理电路与成像系统,实现了在可见-短波红外波段范围内的精准图像识别功能。

关键词：短波红外成像硫化铅胶体量子点反向偏压暗电流单片集成电串扰

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