芯耀
与非AI
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写在前面：前期总结性原创输出比较多，最近时间高度碎片化，索性先整理一些文献阅读的笔记，慢慢积累素材，做点输入性的功课。总结性的原创文章一定会有的，还请大家稍作等待。
本文旨在对IEDM 2025 8-x部分的八篇论文进行快速总结。内容简短，图片+数据为主，旨在记录，想要深究细节的读者请自行去官网下载原文。
企业方向
1. 横向PIN结型SPAD像素设计
研究单位：TruPixel, Inc.&延世大学
主要研究内容：
本研究提出一种新型横向p-i-n结构SPAD（L-SPAD），在110 nm背照式CMOS图像传感器（CIS）标准工艺下实现，无需保护环（guard-ring），具备垂直方向扩展的雪崩区。L - SPAD 具有高且宽的光谱响应特性，在可见光至近红外波段实现了高且平坦的光子探测效率（PDP）（在 940 nm处的光子探测概率达到 33.3%，在 625 nm处达到 95.3%，在 475 nm处达到 41.9%），同时支持超小像素间距（<1.5 μm），为高分辨率、小像素的单光子计数成像提供了新路径。
核心图片：
这个图直观看出基于水平结构的PIN结比目前传统的商用的垂直结构能实现更小的像素布局。
作者还特意和自己是上一个工作提出的U-shape PIN对比，指出 L-shape的PIN结构有望实现更小的尺寸。
可以看到这一结构在可见到近红外的500-940nm波段都有明显的PDE优势。
数据对比
1.5um像素的展望：作者提出未来的工作包括通过先进的制造工艺进一步减小阳极和阴极的宽度，并通过3D堆叠实现高度最小化。此外，通过在相邻单光子雪崩二极管（SPAD）之间共享阳极，阳极宽度可以减半，因此，实现1.5微米以下的像素间距似乎是可行的。
2. 双阴极单光子雪崩二极管
研究单位：Cannon佳能
主要研究内容：
本研究提出一种双阴极SPAD像素结构，通过引入垂直堆叠的双阴极及连接两者的电阻性微路径，在保持高光子探测效率（PDE）的前提下，显著降低了单次雪崩事件产生的电荷量（CPE）、暗计数率（DCR） 以及热像素比例。对基于像素间距为6.39μm、320万像素的双阴极结构和传统单阴极结构的原型传感器进行评估对比。双阴极SPAD像素每次事件的电荷量减少了44%，25°C时的暗计数率（DCR）降低了82%，60°C时的热像素数量减少了63%。所测得的DCR在SPAD图像传感器中是最低的，将SPAD技术带入了低光照成像的新阶段。
SPAD在弱光条件下的性能瓶颈之一在于暗计数率（DCR）。该技术显著降低了弱光成像的底噪影响，若能实现应用，将对SPAD成像领域产生重要推动作用。
核心图片：
核心原理图片，把SPAD的阴极做了拆分。双阴极结构可以实现雪崩结深埋和表面隔离
该论文中双阴极SPAD的核心原理图（如Fig. 1的截面结构与Fig. 2的电路图）将传统SPAD的单一阴极拆分为垂直堆叠的双阴极结构，并通过电阻性微路径串联，其对降低暗电流的主要原因可归结为以下两点：
1. 表面生成载流子的阻断机制
在传统单阴极SPAD中，雪崩结通常靠近半导体表面，耗尽区与表面直接接触。半导体表面存在大量缺陷、悬挂键和界面态，是热生成载流子的主要来源。这些表面生成的载流子容易扩散进入高电场雪崩区，触发非期望的雪崩事件，形成较高的暗计数率（DCR）。
2. 高电场区域远离表面缺陷
双阴极结构将雪崩结移至衬底更深处。深部硅材料通常具有更低的缺陷密度（相比表面与浅层）和更少的界面态与悬挂键。这直接降低了由陷阱辅助隧穿、SRH复合等机制引起的暗电流。
论文中Fig. 7的温度依赖性DCR也表明，双阴极SPAD在低温下的DCR下降更为显著，与深结结构中热生成载流子受抑制的物理预期一致。此外，Fig.8的DCR贡献分量也表明双阴极更多的抑制的是generation贡献的DCR.
性能参数的硬核对比
3. 面向NIR的 Ge-on-Si SPAD
研究单位：Sony公司
看起来sony不满于当前商用的的940nm/905nm波段，还在积极布局Ge-on-Si SPAD 拓展更长红外波段
直接看指标吧。Sony家文章，要么靠创新引领，要么就用指标数据“秀肌肉”——无需多言，实力全在数据图表里。
学术方向
1. 背对背结型压控光谱响应Ga2O3紫外光谱仪
研究团队：中科大孙海定教授团队
主要研究内容：
研究团队开发了一种基于AlGaN/GaN异质结构的背对背光电二极管（BtB-PD），通过垂直集成的n-i-p-i-n结构实现了电可调谐光谱响应和双向光电响应特性。该器件在355nm处达到450mA/W的正向响应度，在255nm处达到-155mA/W的负向响应度，响应时间仅为12ns，暗电流低至10⁻¹³A。 应用方面展示光谱仪和光逻辑两个应用。
微型紫外高光谱成像仪： 在极小的尺寸内提供了小于2 nm的峰值波长分辨率和255 - 365 nm的宽工作带宽，具备实时高光谱成像能力。
光逻辑门：由于BtB - PDs在不同光输入下独特的双极性光电流输出，已展示了具有“与”“或”“与非”“或非”和“非”功能的光控逻辑门。
核心图片：
光谱仪实物图
背对背双结设计，不同波段用在不同结区响应（UVA,UVC），拓展光谱响应范围
很明显的两段式吸收区
应该是目前首个紫外波段的光谱仪了。
压控光谱响应度特性
2. 基于碳化硅横向漂移结构的低噪高性能辐射探测器
研究团队：南京大学陆海教授等
主要研究内容：
工艺优化创新： 采用机械-化学混合抛光技术，成功制备出厚度仅为35 μm、厚度均匀性优于0.5 μm、表面粗糙度低至0.197 nm的SiC薄膜，为双面加工奠定了基础。
结合双面加工，通过ICP刻蚀、离子注入、热氧化钝化等多步工艺，实现了探测器正面入射、背面读出的双面加工架构，避免了传统结构中的几何遮挡与电学串扰。
器件设计：螺旋形横向漂移探测器结构，将光生载流子引导至背面中心的微小收集阳极，显著降低了寄生电容（0.6 pF @ 40 V）和漏电流（40 fA）。
寄生电容
这种结构在高能射线探测器中用的比较多，比如pndetector他们家产品也是类似设计
来源：https://www.bihec.com/pndetector/pndetector-sdd%E5%B7%A5%E4%BD%9C%E5%8E%9F%E7%90%86%E5%8F%8A%E4%B8%BB%E8%A6%81%E7%89%B9%E7%82%B9/
核心图片
器件结构示意图，是一个典型的横向漂移器件结构
这种结构的主要优势就是寄生电容小，有效响应区大。因此有望实现高速度（低寄生），高响应，低噪声。缺点是工艺复杂，像素尺寸大，因此不适用于常规的成像阵列像素。
可以看到这一器件结构会形成一个漏斗式的能带结构，让载流子顺着势垒快速流向 收集电荷的阳极节点
应用展示：X射线探测器，响应速度到ns级别了，并且展示了对高能射线的光子计数功能。（这里看起来读出电路的JFET和几个阻容感是直接类似PCB工艺贴正面的）
性能对比：在同类工作里确实速度性能和寄生电容都做到了最好
光电流mapping，说明SDD结构的有效响应区间确实相比传统PIN更大
3. 超表面+胶体量子点的共集成光谱传感器
研究团队：IMEC 不得不说，片上光谱仪虽然目前尚未展现出真正颠覆性的应用，但在学术界已持续成为研究热点多年。例如，在近期的IEDM会议上，光电方向就有两篇相关的论文了
主要研究内容
提出一种超表面（metasurface）与胶体量子点光电二极管（QDPD）协同集成的新型器件架构，在CMOS兼容工艺下实现短波红外（SWIR）波段的光谱探测器阵列。该架构通过微腔效应与超表面结构的有效折射率调控，实现了单一吸收材料下的可调谐光谱响应，为低成本、高分辨率、小型化光谱成像提供了全新路径。
主要图片
这张图很一目了然说清楚了本文结构和其他工作的区别
(a) 彩色滤光片（Color filters）原理：在CMOS图像传感器上集成有机染料基彩色滤光片阵列（如Bayer pattern），通过红、绿、蓝三色滤光实现彩色成像。 特点：工艺成熟，已广泛应用于数码摄影；但光谱通道少（通常仅3个），无法实现精细光谱分辨。
(b) 薄膜法布里-珀罗滤光片（Thin-film FP filters）原理：利用薄膜干涉效应，通过调节腔长实现窄带滤光，可集成于CMOS图像传感器上用于多光谱/高光谱成像。 特点：可实现较多光谱通道，但是需要做变高度设计，工艺复杂
(c) 不同尺寸量子点（Different QD size）原理：通过合成不同尺寸的胶体量子点，利用量子限域效应调节带隙，实现不同波长的响应。 特点：每个像素需要单独沉积一种量子点材料，工艺复杂、可扩展性差，且存在光谱串扰问题。
(d) 量子点-微腔（QDs - microcavity）—— 本文提出的方法原理：在QDPD中引入微腔结构（包含超表面），通过调控有效折射率与腔长，使原本宽谱响应的量子点在特定波长处产生窄带共振吸收。所有像素使用同一种量子点材料，仅通过超表面图案设计实现光谱调谐。
这张图是核心的原理示意图，通过下层的meta Si结构改变，改变等效折射率，从而在FP中间吸收层材料和厚度不变的情况下实现等效光程的微调，从而实现光谱分辨。
接下来就是秀结果的展示图了
4. Ga2O3感存算光电晶体管器件
主要研究内容
本研究提出一种基于极化诱导载流子分离策略的超宽禁带（UWBG）Ga₂O₃/AlN/Si光电晶体管（GAST），在单个器件内同时实现了高灵敏度DUV探测、非易失性多级存储、以及类突触短期可塑性，成功构建了感存算一体化的物理储层计算系统，在运动方向识别任务中达到96.75%的识别精度。
氧化镓，突触可塑性，非易失多级存储 ，感存算一体， 运动识别... ，可以说前沿关键词打满了，结果展示也比较系统
极化效应：Al极性AlN在Ga₂O₃/AlN界面处产生强极化场，使Ga₂O₃层完全耗尽，实现超低暗电流（0.26 pA @ 20 V）
主要图片
原理展示：示意了多级存储和PPF突触特性
MSM 叉指电极器件结构，Ga2O3多采用这种结构，能实现响应度，速度，暗电流的综合性能最优。
性能对比，响应度R蛮大的，大概率是用速度换的，不过呢synapse也不太强调速度。
运动识别应用
