In der Welt der organischen Elektronik wird oft behauptet, dass Silizium nicht für NIR geeignet ist. Aber das stimmt nicht. In diesem kurzen Artikel gehe ich auf die neuesten Ergebnisse bei der NIR-Sensorik in Silicom-CMOS-Imagern ein und erkläre die grundlegenden Ideen dahinter.
Das obige Diagramm - von OmniVision - zeigt die neueste Empfindlichkeit von Silizium für NIR. Sie zeigt einen EQE von 50% bei 940nm mit 2,9um Pixel!
OmniVision war hier ein Pionier. Vor einigen Jahren kündigte das Unternehmen seine erste Version des sogenannten Nyxel-Pixels an, der der Markenname für seine NIR-empfindlichen Si-Pixel ist.
Die Grundidee ist der Aufbau von DTI oder Deep Trench Isolation, einer wichtigen Innovation in der CMOS-Bildgebungsindustrie. DTI - und die damit verbundenen Verbesserungen - haben in den letzten Jahren einen Großteil der Pixel-Skalierung in der CMOS-Bildgebungsindustrie ermöglicht und unterstützt.
Ein Problem bei der Skalierung von Pixeln war das Übersprechen, d. h., dass bei der Verkleinerung von Pixeln ein optisches und elektrisches Übersprechen zwischen den Pixeln auftrat. Mit DTI sind die Pixel voneinander isoliert, wodurch das Übersprechen minimiert wird und die Pixel verkleinert werden können.
DTI ist heute sehr fortschrittlich. Die neuesten Beispiele sind unten zu sehen. Beachten Sie nur das Seitenverhältnis! Im Allgemeinen wird mit DTI und Pixel-Skalierung die aktive Fläche des CIS (CMOS Image Sensor) dicker - die Innovation zwischen den verschiedenen Nyxel-Generationen scheint hier dieselbe zu sein: ein tieferes Pixel, das mehr Licht absorbieren kann.
Was die NIR-Sensorik in Silizium betrifft, so besteht die Grundidee darin, den Ausbreitungsweg des Lichts in Silizium zu verlängern. Da Silizium im NIR-Bereich eine geringe Absorption aufweist, ist die einzige Möglichkeit, die Gesamtabsorption zu erhöhen, die Vergrößerung der gesamten scheinbaren Dicke. Bei DTI wird das Licht innerhalb des Pixels gefangen und prallt mehrfach von den Wänden ab, so dass die Absorptionswahrscheinlichkeit erhöht wird. Darüber hinaus wird bei diesem Ansatz die Oberseite des Pixels etwas aufgeraut, wodurch das Licht beim Eintritt in das Pixel gestreut wird, was den Ausbreitungsweg weiter verlängert.
Das Bild unten zeigt die erste Version von Nyxel und demonstriert, wie die NIR-Empfindlichkeit bereits verbessert wurde. Es sei darauf hingewiesen, dass diese Technologie nicht nur auf Nyxel beschränkt ist, sondern auch alle anderen Anbieter wie OnSemi ähnliche Angebote haben.
Ein bemerkenswerter Anwendungsbereich für NIR ist die Sensorik in Fahrzeugen. Dies ist besonders nützlich für LIDAR-Sensoren, da viele LIDARs bei 904nm oder längeren Wellenlängen arbeiten.
Beachten Sie, dass dies noch keinen technologischen Weg zu SWIR eröffnet. Hierfür werden InGaAs, Ge oder andere hybride (QD oder organische CMOS) Ansätze benötigt.
[This is automatically translated from English]
