高性能紫外探測器新結構及其CMOS讀出電路研究.pdf

1、紫外探測器是能夠選擇性吸收紫外波段光譜的探測器件，并將光信號轉化為電信號。目前紫外探測系統(tǒng)有靈敏度低、集成度低、體積龐大、功耗高等缺點，本文從解決目前紫外探測器存在的缺點和半導體器件物理出發(fā)，基于CMOS工藝特點和已有的硅基探測器研究基礎，研究提高光量子效率、降低噪聲、提高弱光響應靈敏度的器件新結構。采用物理建模、器件仿真、流片驗證的研究方法建立和驗證紫外光電探測器各種光學、電學等特性的解析和等效電路模型。針對提出的新器件結構研究讀出電

2、路技術，提出一種具有對探測器暗電流和噪聲有效抑制的低功耗讀出電路結構。
　　本文是基于湖南省教育廳重點項目“高性能紫外探測器新結構及其CMOS讀出電路研究”開展的。具體研究工作如下：
　　設計新型的紫外探測器結構，包括對探測器外形的改進以及優(yōu)化層次之間的搭配，達到光的選擇性吸收和提高pn結的面積的效果，基于標準0.5μm CMOS工藝對新型紫外探測器結構進行了三次流片，流片的探測器結構包括正八邊型、叉指型、利用邊緣擊穿的正八

3、邊形結構型、未加保護環(huán)結構型等，并對芯片進行了光譜響應、雪崩特性、響應速度、響應時間的測試。
　　對正八邊形紫外探測器結構進行部分簡化處理，如只考慮單個陽極或只考慮探測器對稱結構的一半，用Silvaco TCAD工具建立探測器的器件結構，分析器件的雪崩特性、光譜響應特性、電場分布情況和電流密度分布情況，根據仿真所得到的的結果指導流片。
　　基于橫向和縱向載流子擴散方程和現有的一維光譜響應模型，建立了正八邊形紫外探測器結構的二