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Rettificatore per un sensore di radiazioni in banda THZ

CMOSImagingRivelatoresensore di radiazioniTerahertz

Introduzione

Nuovo approccio ai rivelatori THz derivato dall’integrazione diretta dell’antenna con un dispositivo raddrizzatore ottenuto modificando il sensore di immagine con pixel attivo commerciale CMOS (Complementary metal–oxide–semiconductor). L’antenna e il dispositivo raddrizzatore formano una struttura “rectenna” che, esposta alle radiazioni elettromagnetiche, provoca l’iniezione di carica nella sacca di raccolta (SW). La carica può essere raccolta durante  un tempo di integrazione.

Caratteristiche Tecniche

La struttura ha il bordo dell’elettrodo metallico in contatto con lo strato superficiale impiantato di tipo p, formando una giunzione metallo-semiconduttore. Il bordo dell’antenna diventa così una parte del dispositivo elettronico. Il semiconduttore del SW completa la struttura del raddrizzatore. La funzione di lavoro del metallo deve essere tale da garantire una posizione del livello di Fermi simile a quella del silicio altamente drogato; ad esempio, il titanio (Ti) con una funzione di lavoro di 4,33 eV, un materiale compatibile con la tecnologia CMOS, può essere utilizzato come parte terminale dell’elettrodo. Con la funzione di lavoro Ti, il contatto dà origine a una giunzione raddrizzante con lo strato “p + Si”. Lo strato p-Si sotto l’elettrodo deve avere uno spessore controllato che può essere facilmente implementato scegliendo la dose e l’energia dell’impianto di ioni. A causa del suo ridotto spessore, la regione p-Si diventa quasi completamente deflessa dai caportatori, dando origine a una riduzione della barriera, ad un valore di 0,3-0,5 eV rispetto alla banda di conduzione del silicio all’interno del SW.

Possibili Applicazioni

  • Sistemi di monitoraggio di materiali in produzione
  • Sensing di processi chimici, biologici
  • Sistemi di sicurezza e di difesa da esplosivi

Vantaggi

  • Alta sensibilità
  • Basso costo
  • Utilizzabile per proteggere gli elementi sensibili dall’interazione con l’ambiente
  • Utilizzabile dove richiesta capacità di controllare le interazioni tra più funzionalità