半導體研究所研製出面向860GHz CMOS太赫茲圖像感測器的像素器件

中國科學院半導體研究所超晶格國家重點實驗室高速圖像感測及信息處理課題組劉力源副研究員等研製出面向860GHz CMOS太赫茲圖像感測器的像素器件。相關研究成果將於2017年在太赫茲領域的著名學術期刊「IEEE Transaction on Terahertz Science and Technology」上發表。

太赫茲 (Terahertz, THz) 波是指頻率在0.3 THz - 3 THz 範圍內，波長(1mm ~ 100?m) 介於毫米波與遠紅外光之間的電磁波。太赫茲波成像技術作為一種新型無損成像技術正在興起，在生物醫學、醫療診斷、安全檢測、危險物品檢查、隱形武器探測、材料表徵和探傷等科學研究以及日用領域具有非常廣闊的應用前景，業已成為各國爭相研究的熱點技術。在國家重點研發計劃課題、國家自然科學基金、北京市自然科學基金、中國科學院青年創新促進會基金和中科院基金的支持下，課題組研製出一種基於標準CMOS工藝的太赫茲像素器件及其集成化低雜訊信號處理電路，如圖1所示。器件採用了自主設計的CMOS片上天線、太赫茲波段匹配網路和高電壓響應度晶體管結構。在常溫工作條件下，像素器件的太赫茲電壓響應率為3.3kV/W @860GHz，雜訊等效功率為106pW/Hz0.5。課題組也驗證了像素器件信號處理電路，它集成了低雜訊斬波式儀錶放大器和高精度的??-ADC，為實現單片集成高解析度太赫茲圖像感測器奠定了基礎。圖2是基於像素器件掃描成像的實驗結果。基於像素器件，我們有望進一步實現大面陣CMOS太赫茲圖像感測器，提升我國在太赫茲成像領域的國際競爭力。

論文下載地址：（http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=7926419）

(a) (b)

圖1太赫茲像素器件結構（a）晶元照片(b)

圖2 成像結果(a)樹葉的成像(b)隱藏在信封內的物體成像

來源：半導體研究所