본 연구는 인듐 비소(InAs) 양자점 포토다이오드(QDPD)에 기반한 단일체(monolithically integrated) 단파장 적외선(SWIR) 이미지 센서를 제시한다. 박막 포토다이오드(TFPD) 구조는 실리콘 판독 집적회로(ROIC) 위에 직접 통합할 수 있게 하여 웨이퍼-투-웨이퍼 접합 공정을 제거하고, 납 기반 콜로이드 양자점(CQD) 소자에 대한 확장 가능하며 RoHS를 준수하는 대안을 제공한다. 제안된 3T 픽셀 설계에는 이중 변환 이득(DCG)이 포함되어 넓은 동적 범위 이미징이 가능하다. 제작된 프로토타입은 1200 nm에서 외부 양자 효율 28%, 1400 nm에서 4.8%를 달성하였으며, 동적 범위는 83.5 dB이다. 프레임 기반 디지털 상관 이중 샘플링(CDS) 방식은 리셋 레벨을 디지털 영역에 저장한 후 적분 후 이를 차감함으로써 리셋 kTC 노이즈를 억제하고, 랜덤 텔레그래프 신호(RTS) 노이즈를 완화한다. 영상화 시연 결과는 재료 판별, 연무를 통한 이미징, 실리콘 웨이퍼를 통한 투과와 같은 SWIR 특유의 기능을 부각한다. 또한, 이전에 보고된 SWIR 픽셀과의 성능 비교는 제안된 InAs QDPD 이미저가 경쟁력이 있음을 추가로 확인해 준다. 이러한 결과는 InAs QDPD를 차세대 SWIR 이미징을 위한 유망한 플랫폼으로 정립하며, 높은 감도, 확장된 스펙트럼 커버리지, 그리고 확장 가능한 통합성을 결합한다.

*본 초록은 AI를 통해 원문을 번역한 내용입니다. 정확한 내용은 하기 원문에서 확인해주세요.