2023年2月19日至23日，2023年IEEE国际固态电路会议（IEEE International Solid-State Circuits Conference，简称ISSCC）(ISSCC 2023)在美国旧金山举行。半导体所半导体超晶格国家重点实验室博士生刘敏在此次会议上以 “A 16.4kPixel 3.08-3.86THz Digital Real-time CMOS Image Sensor with 73dB Dynamic Range”为题报告了高时空分辨率、大动态范围的太赫兹（THz） 图像传感器相关的最新研究成果，并且荣获了会议颁发的“丝绸之路奖”（SilkRoad Award）。

 

太赫兹波具有高分辨率、强穿透力以及无损特性，在生物医疗、无损检测、安全检查、无线通信等领域具有广阔应用前景，是当前国际热点研究领域的之一。刘敏报告的太赫兹图像传感器采用了一种基于DGS结构的新型台阶覆盖式贴片天线有源2T像素，实现了高分辨率高灵敏的3THz太赫兹宽带探测；传感器采用列并行读出电路的芯片架构，有效地均衡了速度、噪声和系统复杂度等问题；列读出电路采用斩波式低噪声放大和过采样高精度模数转换电路结构，改善了信噪比。图1(a)和（b）分别为芯片照片和实时成像结果，芯片在3-4THz带内最高灵敏度为753V/W，最高动态范围73 dB, 成像帧率可达130fps。

研究成果是在半导体超晶格国家重点实验室高速图像传感及信息处理课题组刘力源研究员指导下，与天津大学、澳门大学和浙江大学研究人员共同完成。该工作得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金委员会等项目支持。

 

图1（a） 芯片照片 和 （b） 实时成像结果@8fps