中國科學院半導體研究所超晶格國家重點實驗室高速圖像傳感及信息處理課題組副研究員劉力源等研制出面向860GHz CMOS太赫茲圖像傳感器的像素器件。相關研究成果將于2017年在太赫茲領域學術期刊IEEE Transaction on Terahertz Science and Technology 上發表。

太赫茲(Terahertz, THz) 波是指頻率在0.3 THz - 3 THz 范圍內，波長(1mm ~ 100mm) 介于毫米波與遠紅外光之間的電磁波。太赫茲波成像技術作為一種新型無損成像技術正在興起，在生物醫學、醫療診斷、安全檢測、危險物品檢查、隱形武器探測、材料表征和探傷等科學研究以及日用領域具有非常廣闊的應用前景，業已成為各國爭相研究的熱點技術。在國家重點研發計劃課題、國家自然科學基金、北京市自然科學基金、中科院青年創新促進會基金和中科院基金的支持下，課題組研制出一種基于標準CMOS工藝的太赫茲像素器件及其集成化低噪聲信號處理電路，如圖1所示。器件采用了自主設計的CMOS片上天線、太赫茲波段匹配網絡和高電壓響應度晶體管結構。在常溫工作條件下，像素器件的太赫茲電壓響應率為3.3kV/W @860GHz，噪聲等效功率為106pW/Hz^0.5。課題組也驗證了像素器件信號處理電路，它集成了低噪聲斬波式儀表放大器和高精度的SD-ADC，為實現單片集成高分辨率太赫茲圖像傳感器奠定了基礎。圖2是基于像素器件掃描成像的實驗結果。基于像素器件，有望進一步實現大面陣CMOS太赫茲圖像傳感器，提升我國在太赫茲成像領域的國際競爭力。

(a)                           (b)
圖1、太赫茲像素器件結構（a）芯片照片(b)

圖2、成像結果：(a) 樹葉的成像；(b) 隱藏在信封內的物體成像