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紫外成像在航天與醫療等領(lǐng)域頗具應用價(jià)值。目前，高性能、低成本的紫外成像芯片難以獲得。同時(shí)，基于Ⅲ-Ⅴ/Ⅱ-Ⅵ等寬禁帶半導體的紫外探測器難以與Si基讀出電路實(shí)現大規模集成，這限制了高性能紫外成像芯片的制造與應用。 

中國科學(xué)院微電子研究所重點(diǎn)實(shí)驗室與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合作，首次實(shí)現基于超寬禁帶半導體材料Ga₂O₃的背照式主動(dòng)紫外圖像傳感器陣列，并在極弱光照條件下實(shí)現了成像。研究采用CMOS工藝兼容的IGZO TFT驅動(dòng)Ga₂O₃紫外探測器，實(shí)現單片集成32×32紫外成像陣列。IGZO TFT器件表現出極低的漏電和驅動(dòng)能力以及在正負偏壓下良好的穩定性。Ga₂O₃探測器具有極低的噪聲，對紫外光表現出極高的靈敏度，可實(shí)現對低至1pW/cm²的紫外光進(jìn)行探測。通過(guò)外圍電路進(jìn)行信號讀取和處理，該圖像傳感器實(shí)現了在弱光下的成像應用。該成果為基于Ⅲ-Ⅴ/Ⅱ-Ⅵ等材料的可擴展、高密度圖像傳感器集成與應用提供了新的思路和解決方法。 

相關(guān)研究成果（First Demonstration of High-Sensitivity (NEP<1fW·Hz-1/2) Back-Illuminated Active-Matrix Deep UV Image Sensor by Monolithic Integration of Ga₂O₃ Photodetectors and Oxide Thin-Film-Transistors）入選2022 VLSI。 

圖1.單片集成1T1PD圖像傳感器結構圖 

圖2.該工作與其他已報道的深紫外探測器性能對比 

圖3.單片集成Ga₂O₃紫外成像系統 

圖4.基于Ga₂O₃ PD/IGZO TFT圖像傳感器在不同強度深紫外光照下的成像情況