Fotodetektora yek-fotonîastengiya karîgeriya %80 derbas kiriye
Fotoneke yekanefotodetektorJi ber avantajên wan ên kompakt û kêm-mesref, di warên fotonîkên kûantûm û wênekirina yek-fotonî de bi berfirehî têne bikar anîn, lê ew bi van astengiyên teknîkî re rû bi rû dimînin.
Sînorkirinên teknîkî yên heyî
1.CMOS û SPAD-a girêdana zirav: Her çend entegrasyona wan bilind û jittera demjimêrê kêm be jî, qata vegirtinê zirav e (çend mîkrometre), û PDE di herêma nêzîk-infrared de sînorkirî ye, bi tenê bi qasî 32% li 850 nm.
2. SPAD-a girêdana stûr: Ew xwedî çînek vegirtinê ye ku bi dehan mîkrometre stûr e. Berhemên bazirganî li 780 nm xwedî PDE-yek nêzîkî 70% in, lê derbasbûna ji 80% pir dijwar e.
3. Sînorkirinên çerxê bixwînin: SPAD-a girêdana stûr ji bo misogerkirina îhtîmala bilind a şelalê hewceyê voltaja zêde-alîkirinê ya ji 30V-yî zêdetir e. Tewra bi voltaja vemirandinê ya 68V di çerxên kevneşopî de jî, PDE tenê dikare bigihîje %75.1.
Çare
Çêtirkirina avahiya nîvconductor a SPADê. Sêwirana bi paş-ronîkirinê: Fotonên bûyerî di silîkonê de bi awayekî eksponansiyel kêm dibin. Avahiya bi paş-ronîkirinê piştrast dike ku piraniya fotonan di qata vegirtinê de têne mijandin, û elektronên çêbûyî têne derzîkirin nav herêma şepeyê. Ji ber ku rêjeya îyonîzasyona elektronan di silîkonê de ji ya qulan bilindtir e, derzîkirina elektronan îhtîmalek mezintir a şepeyê peyda dike. Herêma şepeyê ya tezmînata dopîngê: Bi karanîna pêvajoya belavbûna domdar a boron û fosforê, dopînga kêm kûr tê tezmînkirin da ku zeviya elektrîkê di herêma kûr de bi kêmasiyên krîstalê yên kêmtir kom bike, bi bandor deng wekî DCR kêm bike.
2. Çerxeya xwendina performansa bilind. Qutkirina amplîtuda bilind a 50V Veguhestina rewşa bilez; Xebata pirmodal: Bi hevberkirina sînyalên QUENCHING û RESET ên kontrola FPGA, guheztina nerm di navbera xebata azad (tetikandina sînyalê), derîkirin (ajoka GATE ya derveyî), û modên hîbrîd de tê bidestxistin.
3. Amadekirin û pakkirina cîhazê. Pêvajoya waferê ya SPAD-ê tê pejirandin, bi pakêtek perperok. SPAD bi substrata hilgirê AlN-ê ve tê girêdan û bi awayekî vertîkal li ser sarincokê termoelektrîkî (TEC) tê sazkirin, û kontrola germahiyê bi rêya termîstorekê tê bidestxistin. Fîberên optîkî yên pirmodî bi rastî bi navenda SPAD-ê ve têne rêzkirin da ku girêdana bi bandor were bidestxistin.
4. Pîvandana performansê. Pîvandan bi karanîna dîyodek lazer a pulsasyonî ya pîkosaniyeyî ya 785 nm (100 kHz) û veguherînerek dem-dîjîtal (TDC, çareseriya 10 ps) hate kirin.
Berhevkirinî
Bi baştirkirina avahiya SPAD (girêdana stûr, ronîkirina paşve, tezmînata dopîngê) û nûjenkirina devreya vemirandina 50 V, vê lêkolînê bi serkeftî PDE ya detektora fotonê ya yekane ya li ser bingeha silîkonê gihandiye bilindahiyek nû ya 84.4%. Li gorî hilberên bazirganî, performansa wê ya berfireh bi girîngî hatiye baştir kirin, û çareseriyên pratîkî ji bo sepanên wekî ragihandina kûantûmê, hesabkirina kûantûmê, û wênekirina hesasiyeta bilind peyda dike ku hewceyê karîgeriya pir bilind û xebitandina nerm in. Vê xebatê bingehek zexm ji bo pêşkeftina bêtir a li ser bingeha silîkonê danî.detektora yek-fotonîteknolocî.
Dema weşandinê: 28ê Cotmeha 2025an