紫外成像在軍事，航天，醫(yī)療等領(lǐng)域具有廣泛用途。但高性能、低成本的紫外成像芯片目前還難以獲得。且基于Ⅲ-Ⅴ/Ⅱ-Ⅵ等寬禁帶半導(dǎo)體的紫外探測(cè)器難以與Si基讀出電路實(shí)現(xiàn)大規(guī)模集成，這限制了高性能紫外成像芯片的制造與應(yīng)用。 

　　針對(duì)上述問(wèn)題，微電子所重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研人員首次實(shí)現(xiàn)基于超寬禁帶半導(dǎo)體材料Ga₂O₃的背照式主動(dòng)紫外圖像傳感器陣列，并在極弱光照條件下實(shí)現(xiàn)了成像。研究人員采用CMOS工藝兼容的IGZO TFT驅(qū)動(dòng)Ga₂O₃紫外探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)單片集成32×32紫外成像陣列。IGZO TFT器件表現(xiàn)出極低的漏電和驅(qū)動(dòng)能力，以及在正負(fù)偏壓下良好的穩(wěn)定性。Ga₂O₃探測(cè)器具有極低的噪聲，對(duì)紫外光表現(xiàn)出極高的靈敏度，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)低至1pW/cm²的紫外光進(jìn)行探測(cè)。通過(guò)外圍電路進(jìn)行信號(hào)讀取和處理，該圖像傳感器實(shí)現(xiàn)了在弱光下的成像應(yīng)用。該工作為基于Ⅲ-Ⅴ/Ⅱ-Ⅵ等材料的可擴(kuò)展、高密度圖像傳感器集成與應(yīng)用提供了新的思路和解決方法。 

　　基于該成果的文章“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。微電子所覃愿博士為第一作者，陸叢研助理研究員和余兆安高級(jí)工程師為共同一作，中科大龍世兵教授和微電子所李泠研究員為通訊作者。 

圖1. 單片集成1T1PD圖像傳感器結(jié)構(gòu)圖

圖2. 該工作與其他已報(bào)道的深紫外探測(cè)器性能對(duì)比 

圖3.單片集成Ga₂O₃紫外成像系統(tǒng) 

圖4. 基于Ga₂O₃ PD/IGZO TFT圖像傳感器在不同強(qiáng)度深紫外光照下的成像情況