低噪声读出电路在很多高灵敏检测器的应用中必不可少,例如太赫兹(THz)探测器、超导纳米线单光子探测器(SNSPD)等探测器输出的信号都十分微弱,需要利用低噪声的读出电路将信号读出并放大,其噪声不能影响信号的读出。在太赫兹成像应用领域,Si02/Si(100)衬底上的Nb5N6在室温可以达到相当高的电阻温度系数,最高可达0.5%-0.9%K-1,具有优异的太赫兹吸收性能。另外,采用集成偶极子天线,调制频率超过4kHz时,SiO2/Si(100)上的Nb5N6的响应度可达-580 V/W,噪声等效功率(NEP)可达1.7×10-11 W/√Hz,有望发展成性能优越的太赫兹阵列检测器。然而在实际应用中,缺少相应的低噪声放大读出电路。为此,我们采用0.18 μm CMOS工艺,为1×64 Nb5N6微测辐射热计阵列检测器开发了 1×16低噪声读出集成电路(ROIC)。该电路由一个数字可编程电流数模转换器(IDAC)和一个放大器模块组成,分别负责给微测辐射热计提供偏置并在低噪声的前提下放大其输出信号。测试结果表明,ROIC在10 kHz处达到～48dB的平均增益,电压噪声谱密度～9.34nV/√Hz,带宽为1～100 kHz,最小可读出10 μ Vpp的信号,通道间归一化的串扰值仅有0.0046,通道间的NEP变异系数(CV)仅有0.059,展现了良好的一致性。以上参数表明该ROIC满足THz阵列检测器的要求。与ROIC互连,1X64 Nb5N6微测辐射热计阵列检测器初步用于THz成像应用。成像结果证明ROIC可以与探测器一起使用,以开发高效且低成本的太赫兹成像系统。SNSPD与其他单光子探测器相比,具有许多优越的性能,例如～93%的探测效率,低至10-4 s-1的暗计数,接近100 MHz的计数率,低至16 ps的时间抖动以及从可见光到红外光谱的宽光谱响应。串联结构的SNSPD阵列,当其串联的像元数且较多时,需要一种特定的读出电路,能够工作在极低温度下具有高输入阻抗的射频放大器,以便能清楚分辨出在入射光子数不同时输出的不同幅度大小的脉冲信号。本论文针对这一需求,采用IBM的0.18 μm SiGe BiCMOS工艺研制了具有高输入阻抗的差分结构的集成低温射频放大电路,对其性能进行了表征。在低温2 K时,该电路的增益大于26 dB,带宽大于1 GHz,低频截止频率为0.6 MHz。电路在低频下输入阻抗大于5 K欧姆,在100 MHz处输入阻抗大于400欧姆,可以满足系统要求。在串联SNSPD器件与低温电路互连的实验中,结果也显示出该低温电路的优秀性能,在低噪声的前提下读出SNSPD微弱的输出信号,清晰分辨出串联SNSPD器件输出的不同幅值的脉冲信号。