La svolta tecnologica IR offre applicazioni biometriche e di visione artificiale

25 agosto 2023

L’azienda tecnologica belga IMEC ha sviluppato una struttura a diodi fissati per sensori a film sottile che consente l’imaging conveniente della luce infrarossa. L’azienda afferma di offrire applicazioni in settori quali le telecamere IR nei veicoli autonomi e le fotocamere per smartphone con scansione facciale.

L'approccio innovativo di IMEC prevede il miglioramento della funzionalità dei sensori di immagine basati su pellicola sottile incorporando una struttura specializzata nota come fotodiodo pinnato (PPD) all'interno del circuito di lettura. Questo progresso prevede la combinazione di due componenti distinti: un fotorilevatore a punti quantici a infrarossi a lunghezza d’onda corta (SWIR) e un transistor a film sottile all’ossido di indio-gallio-zinco (IGZO).

Un fotorilevatore a punti quantici a infrarossi a lunghezza d'onda corta (SWIR) è un componente specializzato utilizzato nella tecnologia di imaging per rilevare e catturare la luce nello spettro infrarosso a lunghezza d'onda corta. Lo spettro SWIR comprende lunghezze d'onda leggermente più lunghe di quelle visibili all'occhio umano, rendendolo una gamma cruciale per varie applicazioni, tra cui la visione notturna, il telerilevamento e l'imaging medico.

I punti quantici, d’altra parte, sono particelle semiconduttrici su scala nanometrica con proprietà ottiche uniche. Quando incorporati nei fotorilevatori, i punti quantici possono assorbire la luce e convertirla in segnali elettrici. I fotorilevatori a punti quantici hanno il vantaggio di essere altamente sensibili a specifiche lunghezze d'onda della luce, consentendo un rilevamento più accurato e capacità di imaging migliorate.

Un transistor a film sottile di indio-gallio-ossido di zinco (IGZO), nel frattempo, è un tipo di dispositivo a semiconduttore utilizzato per controllare il flusso di corrente elettrica nei circuiti elettronici. È composto da uno strato sottile di un materiale semiconduttore composto chiamato IGZO, che è una combinazione di ossidi di indio, gallio e zinco. I transistor a film sottile IGZO sono comunemente utilizzati in varie tecnologie di visualizzazione, come display a cristalli liquidi (LCD), diodi organici a emissione di luce (OLED) e touchscreen. I transistor a film sottile IGZO sono noti per il loro basso consumo energetico, elevata trasparenza e flessibilità.

Questi elementi sono integrati per formare un pixel PPD. L'array risultante viene quindi integrato perfettamente in un sensore di immagine SWIR a film sottile utilizzando un circuito di lettura complementare a semiconduttore a ossido di metallo (CMOS).

Ciò che rende notevole questo risultato è la sostanziale riduzione del rumore di lettura a 6,1e- (una minuscola unità elettronica) rispetto al livello di rumore significativamente più elevato di oltre 1000e- in un sensore 3T convenzionale. Questa riduzione del rumore segna un sostanziale salto di prestazioni.

Il responsabile del progetto Nikolas Papadopoulous afferma che il prototipo, primo nel suo genere, consente di catturare immagini a infrarossi “con meno rumore, distorsione o interferenza e con maggiore precisione e dettaglio”.

Il progetto del suo team è stato dettagliato nel numero di agosto 2023 di Nature Electronics, in un articolo dal titolo "Fotodiodo pinnato per sensori di immagine monolitici a film sottile".

Fonte: Elettronica stampata

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25 agosto 2023 – a cura del team editoriale di FindBiometrics

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