In this dissertation, MOSFET characteristics for terahertz (THz) detector application is analyzed to predict the THz responsivity, and is verified by SPICE simulation and 300 GHz on-wafer measurement. The analysis of THz responsivity and noise equivalent power (NEP) depending on the channel dimension and source/drain junction area of the MOSFET detector as well as on the frequency can provide a useful reference for the design of THz detectors. Also, a new architecture of THz imager adopting a VCO-based signal processing is proposed, and 0.5/1.5 THz array imagers are implemented in a 65 nm
CMOS. The proposed THz imager architecture presents high signal-to-noise ratio performance, which results in about hundred times enhanced NEP and noise equivalent temperature difference (NETD) compare to previously reported THz imagers. Consequently, a high resolution THz image is obtained by monolithically implemented imager without requiring any external highly sensitive equipment.
이 논문에서는 테라헤르츠 검출기로서의 모스펫 특성을 분석하여 테라헤르츠 반응도를 예측하고 스파이스 시뮬레이션 및 300 GHz 웨이퍼 상 측정으로 검증하였다. 모스펫 검출기의 채널 크기와 소스/드레인 면적 및 주파수에 따른 테라헤르츠 반응도와 잡음등가전력 분석 결과를 이용해 최고의 성능을 갖는 모스펫 검출기를 설계할 수 있다. 또한 모스펫 검출기를 포함하는 테라헤르츠 이미징용 수신기(이미저)를 개발함에 있어 전압제어발진기 기반의 신호처리를 적용한 새로운 아키텍처를 제안하고, 65 nm CMOS 공정을 이용해 0.5/1.5 THz에서 동작하는 다중픽셀 이미저를 제작하였다. 제안한 테라헤르츠 이미저 구조는 신호대잡음비 성능이 뛰어나 기존의 테라헤르츠 이미저보다 100배가량 향상된 시스템 잡음등가전력 및 잡음등가온도차를 보였으며, 그에 따라 지금까지 외부의 고감도 장비를 이용해야만 얻을 수 있던 고해상도의 테라헤르츠 이미지를 단일칩으로 구현된 이미저만으로 획득하였다.
