En el mundo de la electrónica orgánica, se suele argumentar que el silicio no puede hacer NIR. Pero es cierto. En este breve artÃculo, hablo de los últimos resultados de la detección NIR en los captadores de imágenes CMOS de silicona y explico las ideas básicas que hay detrás.
El gráfico de arriba -de OmniVision- muestra la última sensibilidad del silicio al NIR. Muestra un EQE del 50% a 940 nm con un pÃxel de 2,9um.
OmniVision fue pionera en este aspecto. Hace varios años anunció su primera versión del llamado pÃxel Nyxel, que es el nombre de marca de su pÃxel de Si sensible al NIR.
La idea básica es construir DTI o Deep Trench Isolation, que es una importante innovación en la industria de la imagen CMOS. Es el DTI -y sus mejoras- lo que realmente ha permitido y sostenido gran parte del escalado de pÃxeles en la industria de la imagen CMOS en los últimos años.
Uno de los problemas del escalado de pÃxeles era la interferencia, es decir, que al reducirse el tamaño de los pÃxeles se producÃa una interferencia óptica y eléctrica entre ellos.
El DTI está muy avanzado hoy en dÃa. Puedes ver los últimos ejemplos a continuación. Sólo hay que tener en cuenta la relación de aspecto. En general, con el DTI y el escalado de pÃxeles, el área activa del CIS (sensor de imagen CMOS) es cada vez más gruesa. La innovación entre las diferentes generaciones de Nyxel parece ser la misma: un pÃxel más profundo que ofrece más posibilidades de absorción de la luz.
En cuanto a la detección NIR en el silicio, la idea básica es alargar el camino de propogación de la luz en el silicio. Dado que el silicio tiene una baja absorción en el NIR, la única manera de aumentar la absorción total es aumentar el espesor total aparente. Con el DTI, la luz queda atrapada dentro del pÃxel, rebotando en las paredes varias veces, de modo que aumenta su posibilidad de absorción. Además, en este enfoque, la parte superior del pÃxel es algo rugosa, lo que provoca la dispersión de la luz cuando ésta entra en el pÃxel, aumentando aún más el recorrido de propagación.
La imagen de abajo muestra la primera versión de Nyxel, demostrando cómo la sensibilidad NIR ya ha mejorado. Hay que tener en cuenta que esta tecnologÃa no se limita a Nyxel, sino que el resto de actores, como OnSemi, también tienen ofertas similares.
Un área de aplicación notable para el NIR es la detección en la automoción. Esto es especialmente útil para los sensores LIDAR, ya que muchos LIDARs operan a 904nm o longitudes de onda más largas.
Hay que tener en cuenta que esto todavÃa no ofrece una vÃa tecnológica para el SWIR. Para ello, se necesitarán enfoques de InGaAs, Ge u otros hÃbridos (QD o CMOS orgánico).
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