Бер фотонлы фотодетектор 80% нәтиҗәлелек киртәсен җиңде

Бер фотонлы фотодетектор80% нәтиҗәлелек киртәсен җиңеп чыктылар

Бер фотонлыфотодетекторкомпакт һәм арзан өстенлекләре аркасында квант фотоникасы һәм бер фотонлы сурәтләү өлкәләрендә киң кулланыла, ләкин алар түбәндәге техник кыенлыклар белән очрашалар.

Хәзерге техник чикләүләр

1. CMOS һәм нечкә тоташулы SPAD: Алар югары интеграциягә һәм түбән вакыт тибрәнүләренә ия булсалар да, сеңдерү катламы нечкә (берничә микрометр), һәм PDE якын инфракызыл өлкәдә чикләнгән, 850 нмда якынча 32% кына тәшкил итә.

2. Калын тоташулы SPAD: Аның калынлыгы дистәләгән микрометр булган абсорбция катламы бар. Сәүдә продуктларында 780 нмда якынча 70% PDE бар, ләкин 80% аша үтү бик катлаулы.

3. Схема чикләүләрен укыгыз: Калын тоташулы SPAD кар ишелү ихтималын югары дәрәҗәдә тәэмин итү өчен 30 В тан артык өске көчәнеш таләп итә. Хәтта традицион схемаларда сүндерү көчәнеше 68 В булганда да, PDE нибары 75,1% ка кадәр арттырылырга мөмкин.

Чишелеш

SPAD ярымүткәргеч структурасын оптимальләштерегез. Яктыртылган дизайн: Кремнийда төшкән фотоннар экспоненциаль рәвештә таркала. Яктыртылган структура фотоннарның күпчелегенең абсорбция катламында сеңүен һәм барлыкка килгән электроннарның кар яву өлкәсенә кертелүен тәэмин итә. Кремнийдагы электроннарның ионлашу тизлеге тишекләрнекеннән югарырак булганлыктан, электрон кертү кар яву ихтималын югарырак итә. Легирлау компенсациясе кар яву өлкәсе: Бор һәм фосфорның өзлексез диффузия процессын кулланып, сай легирлау кристалл кимчелекләре аз булган тирән өлкәдә электр кырын туплау өчен компенсацияләнә, DCR кебек шау-шуны нәтиҗәле рәвештә киметә.

2. Югары җитештерүчән уку схемасы. 50В югары амплитудалы сүндерү Тиз халәткә күчү; Күпмодаль эшләү: FPGA контролен сөндерү һәм RESET сигналларын берләштереп, ирекле эшләү (сигнал триггеры), капкалау (тышкы GATE йөртү) һәм гибрид режимнар арасында сыгылмалы күчүгә ирешелә.

3. Җайланманы әзерләү һәм төрү. SPAD пластинасы процессы кулланыла, анда күбәләк сыман упаковка кулланыла. SPAD AlN ташучы субстратына беркетелә һәм термоэлектрик суыткычка (TEC) вертикаль рәвештә урнаштырыла, һәм температураны контрольдә тоту термистор аша башкарыла. Нәтиҗәле тоташтыруга ирешү өчен күп режимлы оптик җепселләр SPAD үзәге белән төгәл туры китерелә.

4. Эшчәнлекне калибрлау. Калибрлау 785 нм пикосекундлы импульслы лазер диоды (100 кГц) һәм вакыт-санлы үзгәрткеч (TDC, 10 пс чишелеш) ярдәмендә башкарылды.

Кыскача мәгълүмат

SPAD структурасын оптимальләштерү (калын тоташу, арткы яктырту, легирлау компенсациясе) һәм 50 В сүндерү схемасын яңарту аша, бу тикшеренү кремний нигезендәге бер фотонлы детекторның PDE-сын 84,4% ка яңа биеклеккә уңышлы күтәрде. Коммерция продуктлары белән чагыштырганда, аның комплекслы эшчәнлеге сизелерлек яхшырды, квант элемтәсе, квант исәпләүләре һәм югары сизгерлекле сурәтләү кебек кушымталар өчен гамәли чишелешләр тәкъдим итте, алар ультра югары нәтиҗәлелек һәм сыгылмалы эшләүне таләп итә. Бу эш кремний нигезендәге технологияләрне алга таба үстерү өчен ныклы нигез салды.бер фотонлы детектортехнология.