中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所超晶格國家重點實驗室高速圖像傳感及信息處理課題組劉力源副研究員等研制出面向860GHzCMOS太赫茲圖像傳感器的像素器件。
相關(guān)研究成果將于2017年在太赫茲領(lǐng)域的著名學(xué)術(shù)期刊“IEEETransactiononTerahertzScienceandTechnology”上發(fā)表。
太赫茲(Terahertz,THz)波是指頻率在0.3THz-3THz范圍內(nèi)，波長(1mm~100mm)介于毫米波與遠紅外光之間的電磁波。太赫茲波成像技術(shù)作為一種新型無損成像技術(shù)正在興起，在生物醫(yī)學(xué)、醫(yī)療診斷、安全檢測、危險物品檢查、隱形武器探測、材料表征和探傷等科學(xué)研究以及日用領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景，業(yè)已成為各國爭相研究的熱點技術(shù)。
在國家重點研發(fā)計劃課題、國家自然科學(xué)基金、北京市自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會基金和中科院基金的支持下，課題組研制出一種基于標準CMOS工藝的太赫茲像素器件及其集成化低噪聲信號處理電路，如圖1所示。器件采用了自主設(shè)計的CMOS片上天線、太赫茲波段匹配網(wǎng)絡(luò)和高電壓響應(yīng)度晶體管結(jié)構(gòu)。在常溫工作條件下，像素器件的太赫茲電壓響應(yīng)率為3.3kV/W@860GHz，噪聲等效功率為106pW/Hz0.5。課題組也驗證了像素器件信號處理電路，它集成了低噪聲斬波式儀表放大器和高精度的SD-ADC，為實現(xiàn)單片集成高分辨率太赫茲圖像傳感器奠定了基礎(chǔ)。圖2是基于像素器件掃描成像的實驗結(jié)果。
(a)
(b)
圖1太赫茲像素器件結(jié)構(gòu)(a) 芯片照片(b)
圖2成像結(jié)果 (a)樹葉的成像 (b)隱藏在信封內(nèi)的物體成像
基于像素器件，我們有望進一步實現(xiàn)大面陣CMOS太赫茲圖像傳感器，提升我國在太赫茲成像領(lǐng)域的國際競爭力。
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