【儀表網 儀表研發】中國科學院微電子研究所重點實驗室與中國科學技術大學合作，首次實現基于超寬禁帶半導體材料Ga2O3的背照式主動紫外圖像傳感器陣列，并在極弱光照條件下實現了成像。
紫外成像在航天與醫療等領域頗具應用價值。目前，高性能、低成本的紫外成像芯片難以獲得。同時，基于Ⅲ-Ⅴ/Ⅱ-Ⅵ等寬禁帶半導體的紫外探測器難以與Si基讀出電路實現大規模集成，這限制了高性能紫外成像芯片的制造與應用。
氧化鎵是一種無機化合物，化學式為Ga2O3。別名三氧化二鎵，是一種寬禁帶半導體，其導電性能和發光特性長期以來一直引起人們的注意。Ga2O3是一種透明的氧化物半導體材料，在光電子器件方面有廣闊的應用前景 ，被用作于Ga基半導體材料的絕緣層，以及紫外線濾光片，它還可以用作O2化學探測器。
研究采用CMOS工藝兼容的IGZO TFT驅動Ga2O3紫外探測器，實現單片集成32×32紫外成像陣列。IGZO TFT器件表現出極低的漏電和驅動能力以及在正負偏壓下良好的穩定性。Ga2O3探測器具有極低的噪聲，對紫外光表現出極高的靈敏度，可實現對低至1pW/cm2的紫外光進行探測。
通過外圍電路進行信號讀取和處理，該圖像
傳感器實現了在弱光下的成像應用。該成果為基于Ⅲ-Ⅴ/Ⅱ-Ⅵ等材料的可擴展、高密度圖像傳感器集成與應用提供了新的思路和解決方法。
相關研究成果(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)入選2022 VLSI。
圖1.單片集成1T1PD圖像傳感器結構圖
圖2.該工作與其他已報道的深紫外探測器性能對比
圖3.單片集成Ga2O3紫外成像系統
圖4.基于Ga2O3 PD/IGZO TFT圖像傳感器在不同強度深紫外光照下的成像情況
