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, 2021, 1-17.

• 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 CMOS图像传感器为研究对象，开展了注量为1×1011、3×1011、5×1011、7×1011、1×1012n/cm2的中子辐照损伤模拟研究，建立了CMOS图像传感器器件模型和不同注量中子辐照位移损伤缺陷模型；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)输出值，建立了测量电荷转移损失(Charge transfer inefficiency, CTI)模拟方法；获得了CTI随中子辐照注量变化关系，分析了CTI随中子累积注量的变化规律，结合中子辐照效应实验结果，验证了CMOS图像传感器中子辐照诱发CTI退化理论模拟计算结果的有效性。研究结果表明：CMOS图像传感器位移损伤敏感区域为空间电荷区域，中子辐照会在空间电荷区中引入位移损伤缺陷，缺陷通过不断俘获和发射载流子使得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大而增大，二者在一定范围内成线性关系。

• 单位
  湘潭大学; 西北核技术研究所; 材料科学与工程学院