伴隨著科技的發(fā)展,三維圖像技術應用越來越廣,除了為計算機、機器人或其他智能機器賦予了人類視覺功能,也在計算機、機器人、虛擬現實的游戲機和視頻、汽車自動駕駛系統(tǒng)、生物醫(yī)學、圖像分析、監(jiān)控、工業(yè)檢測、天體物理學等領域也得到了廣泛的應用。但是目前的研究也面臨著很多的困境,當要獲得圖像時,必須在短時間內獲得大量的圖像采集信息,弱光環(huán)境下光子嚴重匱乏,短時間的采集時間(從微秒到毫秒)無法滿足需求。目前常用的電荷耦合器件(CCD)無法在弱光環(huán)境下提供高幀速率的瞬態(tài)響應,而采用雪崩光電二極管的像素陣列可以滿足單光子探測,在弱光環(huán)境下實現快速響應和大的電流輸出。本文對單光子雪崩二極管進行了理論分析和結構設計,采用0.18μm互補金屬氧化物半導體(CMOS)工藝使雪崩光電二極管可以和后續(xù)電路集成形成單芯片探測器,根據已有的理論知識和已有的研究結果,對一種p阱/深n阱結的雪崩光電探測器件進行改進,在深n阱的保護環(huán)周圍添加淺溝槽隔離(STI)層并且改變STI層的尺寸,探究STI對器件的影響,并對其進行了仿真、流片和測試,結果表明設計的雪崩光電二極管具備防止邊緣擊穿、高光電流及暗電流低等特點。本學位論文具體工...

【文章頁數】：70 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內外研究現狀
    1.3 研究內容、創(chuàng)新點與組織結構
第2章 基本理論基礎
    2.1 光電二極管的理論基礎
    2.2 雪崩光電二極管工作原理
    2.3 性能參數
        2.3.1 光電流
        2.3.2 暗電流
        2.3.3 暗計數
        2.3.4 光子探測效率
        2.3.5 光譜響應
    2.4 基于光電二極管結構的SPAD
    2.5 本章小結
第3章 SPAD器件的設計與仿真
    3.1 理論依據
        3.1.1 SPAD形狀的分析
        3.1.2 淺溝槽隔離技術
    3.2 SPAD仿真軟件
    3.3 器件仿真
        3.3.1 基本p-well/deep n-well器件仿真
        3.3.2 STI層 p-well/deep n-well器件仿真
    3.4 器件結構的設計
    3.5 器件仿真
        3.5.1 Ⅰ-Ⅴ特性仿真
        3.5.2 電流密度仿真
        3.5.3 光譜響應仿真
    3.6 小結
第4章 SPAD的流片與測試分析
    4.1 流片
    4.2 芯片測試
        4.2.1 測試電路
        4.2.2 Ⅰ-Ⅴ特性測試
        4.2.3 不同光照強度的測試
        4.2.4 暗計數測試
        4.2.5 光子探測概率測試
    4.3 小結
第5章 總結與展望
    5.1 工作總結
    5.2 工作展望
參考文獻
致謝
附錄 仿真程序(部分)
個人簡歷
在校期間發(fā)表的學術論文及研究成果



本文編號：3906043