Modélisation et caractérisation à très bas flux lumineux de photo-détecteur à multiplication électronique extra et intra-pixel : application à l'EMCMOS.

par M. Thimothée BRUGIERE

mardi 25 févr. 2014, 11:00 → 12:00 Europe/Paris

salle mondrian

Les imageurs développés pour les applications scientifiques permettent aujourd'hui d'observer des signaux avec un bruit de l'ordre d'un électron. A très bas flux lumineux, ie. proche d'un photon par pixel et par image, ces performances ne permettent cependant pas d'atteindre un rapport signal sur bruit (SNR) confortable en raison du "bruit télégraphique" (RTS). La réduction des bruits atteignant une limite, une amélioration du SNR peut être obtenue en multiplication le signal avant sa lecture, et l'ajout du bruit associé. Ce concept, déjà utilisé par des capteurs CCD (EMCCD) via l'utilisation de registres à décalage extra-pixel, peut être aujourd'hui intégré à l'intérieur de chaque pixel en technologie CMOS. Le groupe ebCMOS de l'IPNL est en charge de la caractérisation de prototypes de ces nouveaux détecteurs, les EMCMOS, développés en collaboration avec la société E2V. Les différentes implémentations de la multiplication d'électrons dans le pixel, pouvant être synchrone à l'intégration du signal, ont nécessité le développement d'une nouvelle modélisation permettant de considérer la génération de nouveaux photo-électrons pendant la phase de multiplication. Deux nouveaux bancs de mesures ont été mis en place pour permettre l'extraction des caractéristiques. Le premier, utilisant un champ uniforme, permet une analyse classique de type "Photon Transfer Curve" (PTC). Le second, plus novateur, utilise la génération de photons corrélés pour remonter, entre autres, à l'efficacité quantique du détecteur sans utilisation d'étalon. Les performances de capteurs connus (EMCCD et scientific CMOS) ont été analysés pour valider l'implémentation des bancs et permettre une comparaison des résultats.