位移损伤诱发CMOS图像传感器电荷转移损失退化的理论模拟研究

作者：杨勰; 霍勇刚^*; 王祖军^*; 尚爱国; 薛院院; 贾同轩

来源：光学学报, 2022, 42(07): 273-281.

• 光学器件
• CMOS图像传感器
• 电荷转移损失
• 位移损伤
• 数值模拟
• 实验验证

以4T PPD(4个晶体管的钳位光电二极管)型CMOS图像传感器为研究对象，开展注量为1×1011,3×1011,5×1011,7×1011,1×1012 neutron/cm2的中子辐照下损伤模拟的研究，建立CMOS图像传感器的器件模型和不同注量中子辐照后位移损伤的缺陷模型；采用相关双采样技术测量由亮到暗连续两帧时序脉冲下浮置节点(FD)的输出值，建立测量电荷转移损失(CTI)的模拟方法；获得CTI随中子辐照注量的变化关系，分析CTI随中子累积注量的变化规律，结合中子辐照效应实验验证中子辐照诱发CTI退化的理论模拟计算结果的有效性。研究结果表明，CMOS图像传感器的位移损伤敏感区域为空间电荷区域，中子辐照后会在空间电荷区中引入位移损伤缺陷，这些缺陷通过不断俘获和发射载流子，使信号电荷不能快速转移到FD中，造成电荷转移损失；电荷转移损失随着中子辐照注量的增加而增大，二者在一定范围内呈线性关系。

• 单位
  湘潭大学; 西北核技术研究所