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oe1(光电查) - 科学论文

63 条数据
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  • 具有纳米光子层集成的三结光电传感器，用于单分子水平解码

    摘要： 过去十年间，开发快速稳健的DNA测序平台的需求激增。为取代传统桑格测序法，已采用多种第二代/第三代测序技术。在合成测序（SBS）中，通过扫描电荷耦合器件（CCD）监测信号，以识别芯片上带有独特荧光团的成千上万至数百万个掺入dNTP。由于单个反应位点通常占据CCD探测器数十个像素，与CCD成像带宽相关的瓶颈限制了测序性能的通量，并导致速度、准确性、读长及并行反应位点数量之间的权衡。因此，当前研究旨在通过将纳米光子层（NPL）直接堆叠在CMOS探测器上，使单个反应位点对应少数像素，从而最小化测序平台尺寸并加速处理流程。本文报道了一种基于三结光电二极管（TPD）CMOS传感器并结合NPL集成的定制集成光电器件，用于荧光分子的实时照明与检测。

    关键词： 平面波导、纳米光子层、CMOS、三结光电二极管（TPD）、滤波器、光栅

    更新于2025-11-25 10:30:42

  • 用于CMOS太赫兹天线阵列增益增强的单倒装芯片封装介质谐振器天线

    摘要： 本研究提出了一种介质谐振器天线（DRA），可提升采用0.18微米CMOS工艺实现的2×2太赫兹天线阵列中每个单元的天线增益。该DRA采用低成本集成无源器件（IPD）技术制造，并通过低损耗金凸点倒装焊封装至CMOS天线阵列芯片上。通过设计DRA工作于TE3,δ,9高阶模式，仅需单个DRA（传统方案需四个）即可同步提升2×2天线阵列各单元的增益。这不仅简化了组装流程，还能降低装配成本。此外，由于采用高阻硅材料及高阶模式工作，该DRA能显著增强天线增益。仿真显示，在添加DRA后，2×2 CMOS天线阵列中每个贴片天线在339 GHz频段的增益可从0.1 dBi提升至8.6 dBi。为表征所提DRA，设计了四个相同的功率检测器（PD）分别与2×2太赫兹天线阵列各单元集成。通过测量各PD输出的电压响应度，可获得带DRA天线阵列的增益提升水平与辐射方向图等特性。测量结果与仿真高度吻合，验证了DRA的工作原理。搭载该DRA的四个PD还成功应用于340 GHz太赫兹成像系统演示。据作者所知，该DRA是目前报道中工作于太赫兹频段最高阶模式的器件。

    关键词： 硅、倒装芯片封装、太赫兹、CMOS、太赫兹成像系统、天线、高阶模、功率检测器、介质谐振天线

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 用于光接收器的CMOS跨阻放大器进展

    摘要： 跨阻放大器（TIA）是光接收机的关键组件，这类放大器将光电流转换为电压信号。光接收机的整体性能很大程度上取决于该组件的表现。当前CMOS技术的发展已实现低功耗、低噪声且紧凑的TIA设计。光接收机的高要求推动了TIA设计规格的优化与改进。然而传统CMOS TIA设计主要受限于输入节点电容的制约。本文基于不同架构和性能参数，探讨了数据通信与仪器仪表领域中TIA的技术进展。本综述将为未来光接收机全集成CMOS TIA的设计提供比较研究和参考依据。

    关键词： TIA（跨阻放大器）、增益、CMOS（互补金属氧化物半导体）、传感器、光学接收器

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 高通量纳米孔与离子通道信号的小波去噪

    摘要： 近期研究通过采用集成互补金属氧化物半导体（CMOS）集成电路，将固态纳米孔电导记录的噪声限制带宽提升至超过5 MHz，离子通道电导记录则超过500 kHz。尽管当采用正弦基函数时，这些记录所特有的脉冲状信号存在频谱展宽现象，但人们通常使用贝塞尔滤波器来降噪以获得可接受的信噪比（SNR），代价是损失许多更快的时间特征。在此，我们报道了采用小波降噪而非贝塞尔滤波所能实现的SNR改进。当与最先进的高带宽CMOS记录仪器结合使用时，与2.5 MHz贝塞尔滤波器相比，我们能将基线噪声水平降低四倍以上，同时保留与该滤波器带宽相当的信号瞬态特性。同样地，对于离子通道记录，我们实现了优于100 kHz贝塞尔滤波器的时间响应，且噪声水平与25 kHz贝塞尔滤波器相当。SNR的提升可用于对这些记录进行稳健的统计分析，这可能为纳米孔易位动力学和离子通道功能机制提供重要见解。

    关键词： 离子通道、纳米孔、互补金属氧化物半导体（CMOS）、小波、去噪、信噪比（SNR）

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • [IEEE 2018 AEIT国际年会 - 意大利巴里（2018.10.3-2018.10.5）] 2018年AEIT国际年会 - 作为太赫兹探测器的固态整流器

    摘要： 我们提出了一种新型固态整流器，与CMOS集成电路兼容，适用于室温下太赫兹辐射的直接转换。该结构构建了一个整流天线，由平面螺旋挤压而成的截头圆锥螺旋体构成，并在一端连接纳米级金属晶须。该晶须延伸至MOS-FET晶体管的栅极。通过栅极下方产生的等离子体波自混频效应实现整流功能。本方案易于与现有成像系统集成，无需采用成本高昂的极小技术节点——因为等离子体波不受栅极尺寸影响。其余电子元件仅需提供必要的集成读出电路。文中给出了自混频过程的理论解释及显示直流电势产生的TCAD仿真结果，并额外展示双势垒整流器结构作为对比探测器。

    关键词： 金属氧化物半导体场效应晶体管（MOS-FET）、整流天线（rectenna）、图像探测器、互补金属氧化物半导体（CMOS）、太赫兹天线（THz antennas）

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 嵌入式多晶硅光栅反射器的背照式CMOS光电二极管

    摘要： 在本研究中，我们探究了用多晶硅光栅替代金属镜作为薄型背照式互补金属氧化物半导体光电二极管（BSI CPDs）紧凑型光学背反射器的可行性。多晶硅光栅反射器独特的反射特性可在极小区域（12平方微米）内实现——即BSI CPDs的接触通孔之间。该方案对波长超过100纳米的TE偏振光实现了高光学反射率，同时提升了近红外波长的响应度。结果表明：在980纳米波长下，这种BSI CPDs能以偏振相关方式（ITE/ITM=1.148）使光电流增强1.45倍。

    关键词： 互补金属氧化物半导体（CMOS）、背照式光电二极管、多晶硅光栅反射器

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • [IEEE 2018年国际半导体工艺与器件模拟会议（SISPAD） - 美国德克萨斯州奥斯?。?018.9.24-2018.9.26）] 2018年国际半导体工艺与器件模拟会议（SISPAD） - 面向7纳米以下技术探索性设计技术协同优化的快速整体技术评估

    摘要： 诸如水平纳米片等新型器件架构已被认真考虑作为鳍式场效应晶体管（FinFET）的替代方案。在技术开发阶段对这些架构进行全面且现实的评估，对于理解其价值主张至关重要。本研究早期阶段提出了一种用于早期技术评估的全新技术评估方法。该方法通过?？槊婊拦?，将性能-功耗指标与实际面积缩放紧密联系起来。这对于低轨道单元尤为重要，因为布线复杂性会严重降低性能。此外，结合这种评估对M1电源柱设计进行优化，在逆变器性能损失不到1%的情况下，可额外减少12%的面积。

    关键词： 水平纳米片、DTCO、CMOS、技术评估、寄生效应

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 用于5G蜂窝通信的毫米波CMOS功率放大器

    摘要： 本文介绍了面向新一代5G新空口(NR)蜂窝通信标准的CMOS工艺毫米波功率放大器(PA)集成相控阵设计基础，简要回顾了关键PA性能指标及通过波束成形相控阵实现空中功率合成的应用方法。随后从实际手机尺寸约束和系统级需求出发，以单晶体管PA为例概念性阐述了CMOS特有的技术与设计挑战，并通过综述前沿技术成果，以5G NR用线性28GHz CMOS PA为例说明应对这些挑战所采用的PA技术。

    关键词： 波束成形、效率、线性度、毫米波、功率放大器、相控阵、CMOS、5G

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 基于SPAD的激光雷达传感器中通过自适应光子符合检测实现背景光抑制

    摘要： 基于硅单光子雪崩二极管（SPAD）的光探测与测距（LiDAR）系统具有多重优势：可集成芯片系统实现探测器与专用电路的共集成，依托成熟的CMOS技术带来低成本和高耐用性。然而在高级驾驶辅助系统或自动驾驶等户外应用中，由于红外波段波长范围受限，硅基探测器易受强环境光干扰。本文提出一种通过自适应调节光子符合探测来抑制背景光并同步拓展动态范围的新方法。传统固定参数符合探测的显著缺陷是导致事件率动态范围增大，仅能在特定目标反射率下获得良好测量性能。为突破这一限制，我们研发了自适应光子符合探测技术——该技术根据实测背景光强度动态调整符合探测参数，既降低事件率动态范围，又能感知高动态场景。我们展示了采用该技术的192×2像素CMOS SPAD激光雷达传感器及配套户外实测数据，其中自适应光子符合探测使可测目标反射率的动态范围提升超过40分贝。

    关键词： 片上系统（SoC）、单光子雪崩二极管（SPAD）、互补金属氧化物半导体（CMOS）、激光雷达（LiDAR）、飞行时间（TOF）、背景光抑制

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • [2018年IEEE国际成像系统与技术会议（IST）- 波兰克拉科夫（2018.10.16-2018.10.18）] 2018年IEEE国际成像系统与技术会议（IST）- 利用集成孔径像素提取视差信息

    摘要： 本文提出了一种利用集成孔径像素提取视差信息的方法。传统相机的光圈通常位于镜头上方，而我们则建议将光圈集成在CMOS图像传感器的像素上。这些集成孔径采用CMOS图像传感器工艺的金属层进行设计与制造，并通过光学模拟优化了包括孔径宽度和偏移量在内的参数。其中，集成孔径的偏移量定义为单位像素中像素中心与集成孔径中心之间的距离。光学模拟基于时域有限差分法。基于该光学模拟结果，我们采用CMOS图像传感器工艺制造了具有集成孔径的图像传感器。通过该传感器提取图像的视差信息，并通过实验评估其性能。

    关键词： CMOS、图像传感器、集成光圈、视差信息

    更新于2025-09-23 15:22:29