Photodetector-ẹyọkan ti ṣẹ nipasẹ igo iṣẹ ṣiṣe 80%.

Photodetector-nikanti ṣẹ nipasẹ 80% igo iṣẹ ṣiṣe

Aworan kan ṣoṣoolutayoti wa ni lilo pupọ ni awọn aaye ti quantum photonics ati aworan aworan ẹyọkan nitori iwapọ wọn ati awọn anfani idiyele kekere, ṣugbọn wọn dojukọ pẹlu awọn igo imọ-ẹrọ atẹle wọnyi.

Awọn idiwọn imọ-ẹrọ lọwọlọwọ

1.CMOS ati tinrin-junction SPAD: Botilẹjẹpe wọn ni isọpọ giga ati jitter akoko kekere, Layer gbigba jẹ tinrin (awọn micrometers diẹ), ati PDE ni opin ni agbegbe infurarẹẹdi ti o sunmọ, pẹlu nikan nipa 32% ni 850 nm.

2. Nipọn-ipade SPAD: O ẹya ohun gbigba Layer mewa ti micrometers nipọn. Awọn ọja iṣowo ni PDE ti o to 70% ni 780 nm, ṣugbọn fifọ nipasẹ 80% jẹ nija pupọju.

3. Ka jade awọn idiwọn iyika: SPAD-junction nipọn nilo foliteji overbias ti o ju 30V lati rii daju iṣeeṣe owusuwusu giga kan. Paapaa pẹlu foliteji piparẹ ti 68V ni awọn iyika ibile, PDE le jẹ alekun nikan si 75.1%.

Ojutu

Ṣe ilọsiwaju igbekalẹ semikondokito ti SPAD. Apẹrẹ ti itanna ti o ni ẹhin: Awọn photons isẹlẹ bajẹ ni iwọn ni ohun alumọni. Ẹya ti o tan imọlẹ ẹhin ṣe idaniloju pe ọpọlọpọ awọn photons ni a gba sinu Layer gbigba, ati awọn elekitironi ti a ti ipilẹṣẹ ti wa ni itasi sinu agbegbe avalanche. Nitoripe oṣuwọn ionization ti awọn elekitironi ni ohun alumọni ga ju ti awọn iho lọ, abẹrẹ elekitironi n pese iṣeeṣe giga ti owusuwusu. Ẹkun isanwo isanwo doping: Nipa lilo ilana itọka lilọsiwaju ti boron ati irawọ owurọ, doping aijinile jẹ isanpada lati ṣojumọ aaye ina ni agbegbe ti o jinlẹ pẹlu awọn abawọn kristali diẹ, ni imunadoko idinku ariwo bii DCR.

2. Ga-išẹ readout Circuit. 50V giga titobi quenching Yara ipinle orilede; Išišẹ Multimodal: Nipa apapọ FPGA iṣakoso QUENCHING ati awọn ifihan agbara RESET, iyipada iyipada laarin iṣẹ ọfẹ (o nfa ifihan agbara), gating (awakọ GATE ita), ati awọn ipo arabara ti waye.

3. Igbaradi ẹrọ ati apoti. Ilana wafer SPAD ti gba, pẹlu package labalaba kan. SPAD naa ni asopọ si sobusitireti ti ngbe AlN ati fi sori ẹrọ ni inaro lori kula-itọju thermoelectric (TEC), ati pe iṣakoso iwọn otutu jẹ aṣeyọri nipasẹ ẹrọ igbona kan. Awọn okun opiti Multimode ti wa ni deede deede pẹlu ile-iṣẹ SPAD lati ṣaṣeyọri sisopọ daradara.

4. Imudani iṣẹ. A ṣe iwọntunwọnsi ni lilo 785 nm picosecond pulsed laser diode (100 kHz) ati oluyipada oni-akoko kan (TDC, ipinnu 10 ps).

Lakotan

Nipa jijẹ igbekalẹ SPAD (iparapọ ti o nipọn, itanna ti ẹhin, isanpada doping) ati ṣiṣe tuntun 50 V quenching Circuit, iwadii yii ṣaṣeyọri ti ti PDE ti aṣawari fọto kan ti o da lori silikoni si giga tuntun ti 84.4%. Ti a ṣe afiwe pẹlu awọn ọja iṣowo, iṣẹ ṣiṣe okeerẹ rẹ ti ni ilọsiwaju ni pataki, n pese awọn solusan to wulo fun awọn ohun elo bii ibaraẹnisọrọ kuatomu, iṣiro titobi, ati aworan ifamọ giga ti o nilo iṣẹ ṣiṣe giga-giga ati iṣiṣẹ rọ. Iṣẹ yii ti gbe ipilẹ to lagbara fun idagbasoke siwaju sii ti orisun silikoninikan-photon aṣawariọna ẹrọ.