مقاوم سازي آشكارسازهاي بهمني تك فوتون در برابر تابش يوننده و مدولاسيون اختلال زماني با تغيير طول موج در اين ادوات

كارشناسي ارشد

تابش يوننده موجب افزايش نرخ جريان تاريك (DCR ) آشكارسازهاي بهمني تك فوتون شده (SPAD ) و در برخي موارد عملكرد آن ها را به طور كامل مختل ميكند. از اين رو مشخصهيابيSPAD و يافتن روشهايي براي مقاوم سازي اين قطعات در برابر تابش از اهميت بالايي برخوردار است. هدف اصلي اين رساله ارائه راهكاري موثر براي مقاوم سازي SPAD در برابر تابش يوننده ميباشد. به همين منظور حلقه محافظ جديدي در ساختار SPADتعريف نموديم كه براي بررسي ميزان اثر بخشي آن، دو ساختار SPAD با توزيع چگالي اتم ناخالصي كاملا مشابه ولي حلقه هاي محافظ مختلف (يكي با حلقه محافظ رايج در مراجع و ديگري با حلقه محافظ جديد)، براساس كميتهاي فن آوري 180 نانومتر CMOS ولتاژ بالا شبيه سازي شد. در نهايت ميزان افزايش DCR پس از تابش اشعه ايكس با دز يوننده كل Mrad1 و ولتاژ كاتد 4/24 ولت، براي ساختاررايج و ساختار با حلقه محافظ جديد به ترتيب cps 1438 و cps 311 بدست آمد، كه نشانگر افزايش مقاومت در برابر تابش ساختار با حلقه محافظ جديد نسبت به ساختار رايج ميباشد. مشخصه اختلال زماني SPAD شامل دو بخش گاوسي و دنباله ميباشد، كه در ساختارهاي SPAD با توزيع چگالي اتم ناخالصي p+/n-well و يا p+/Deep n-well، با افزايش طول موج، انحراف معيار تابع گاوسي افزايش مييابد. در اين رساله همچنين با استفاده از روابط موجود در مراجع و شبيه سازي يك ساختار SPAD در فنآوري 150 نانومترCMOS، نشان داده شده است كه زمان ساخت بهمن (τ) تابعي از مكان جذب فوتون در راستاي عمق بوده و اين زمان در ساختار هاي با توزيع چگالي اتم ناخالصي p+/n-well و يا p+/Deep n-well با افزايش عمق جذب فوتون، افزايش مييابد. سپس از تئوري فوق در مدولاسيون تابع گاوسي اختلال زماني با تغيير طول موج فوتون استفاده شد. در نهايت مقايسه توابع گاوسي محاسبه شده با نتايج اندازهگيري براي دو SPAD موجود در ادبيات و در دو طول موج مختلف نشان داد كه تغييرات انحراف از معيار با تغيير طول موج، از طريق زمان ساخت بهمن قابل مدلسازي است.

196316

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي برق - گرايش افزاره هاي ميكرو و نانوالكترونيك

جناب آقاي دكتر محمدعظيم كرمي