Thèse sur la réduction du bruit temporel dans les capteurs d’images CMOS

Les capteurs d’images CMOS ont atteint des niveaux de bruit permettant la détection d’un photon unique, grâce à un gain de conversion accru et à certaines mesures dans la source suiveuse du pixel. Les limitations actuelles sont un bruit excessif dans une fraction de pixels « aberrants », ainsi qu’un bruit de tir de courant d’obscurité et un signal télégraphique aléatoire et un bruit 1/f dans le suiveur de la source de pixels. D’autres topologies d’imageurs à bruit extrêmement faible utilisent une avalanche intra-pixel (comme les SPAD), mais cette solution est limitée pour la détection multi-photons en raison de son temps mort inhérent et nécessite des compteurs intra-pixel qui consomment de la surface et de l’énergie.
Ce projet de recherche vise à améliorer encore le bruit dans les capteurs d’images CMOS, sans recourir aux effets d’avalanche. Il comporte:

• dans un premier temps, comprendre clairement les limites du bruit de lecture dans le circuit de lecture de pixels (principalement un suiveur de source) par des mesures sur des appareils de pointe et des corrélations avec la physique des appareils et les simulations TCAD
• dans une deuxième phase, proposer et étudier des améliorations, soit par des changements de circuit de lecture, de topologie de pixel ou de dispositif dans le pixel.
• démontrer les améliorations sélectionnées dans les puces de test de capteurs d’images caractérisées.