Нещодавно оглядова робота «Досягнення в ближніх інфрачервоних лавинних діодних однофотонних детекторах» командою Ши Янлі з Університету Юньнань була опублікована в глобальному передовому всеосяжному дослідницькому журналі Chip. Цей оглядовий документ представляє розробку ближніх інфрачервоних однофотонних детекторів.
В останні роки технологія виявлення однофотонних фотонів показала широкі перспективи застосування в багатьох областях, таких як квантовий безпечний зв'язок, квантові обчислення, штучний інтелект і військове виявлення, що робить детектори з одним фотоном поточною точкою доступу до досліджень.
Фотони поглинаються для отримання пар дірок-електронів, а отвори потрапляють в область множення, незважаючи на електричне поле, щоб викликати лавинне множення.
Детектори напівпровідникових лавинних діодів мають внутрішній приріст лавин, швидкий відгук, невеликий розмір, низьку вартість та легку інтеграцію. Вони можуть досягти робочої температури близько мінус 40 ° C за допомогою напівпровідникового охолодження, що робить їх кращим вибором для однофотонних детекторів. Серед них, детектор внутрішньої інфрачервоної однофотонної оболонки InP/InGaAs є найбільш зрілим близько-інфрачервоним лавинним діодним детектором в даний час. Його однотрубний і масив були комерціалізовані продуктами. До основних показників продуктивності відносяться: однофотонне виявлення при мінус 40 °C Ефективність перевищує 30%, швидкість темного підрахунку менше 10 кГц, ймовірність постімпрового - менше 5%, тремтіння часу - менше 100ps, а максимальна швидкість підрахунку перевищує 100 МГц. Центральна відстань фокусного площинного масиву становить 50um, а розмір масиву - 256×128. Два методи візуалізації, підрахунок фотонів і час фотона, можуть бути використані для тривимірного зображення. В даний час однофотонні фокусні площинні масиви з меншою центральною відстанню (25 мкм) і більшими специфікаціями (розміром 320×256 або вище) розробляються як вдома, так і за кордоном. Поява і новий прогрес inp/ingaAs ближнього інфрачервоного однофотонного детектора дають можливість для великомасштабного застосування таких детекторів.
Напрямок розробки одиночних фотонних детекторів
В даний час розробка однофотонних детекторів в основному швидко просувається по двох шляхах: один шлях полягає в постійній оптимізації продуктивності існуючих SPAD InP / InGaAs, до менших темних підрахунків, більш низьких після імпульсів, більш високих показників підрахунку і більш високої робочої температури та інших напрямків. Проблема полягає в тому, що дефекти матеріалу в шарі множення призводять до великих постімпульсних ефектів, тривалого мертвого часу (час без лавин) і зниження показників підрахунку. Сучасні технічні засоби мають певні взаємні обмеження: з метою зниження постімпульсу, за рахунок зменшення кількості лавинного заряду, що призводить до проблеми низької ефективності виявлення; продовжуючи мертвий час, це призводить до проблеми низької норми підрахунку; при підвищенні температури трепінг знижується. Термін служби носіїв призводить до проблеми високої швидкості темного підрахунку. Існуюче рішення полягає у використанні розробки інтегральних схем гасіння для мінімізації паразитичної ємності і постімпульсу, і в той же час для подальшого поліпшення якості росту матеріалів шару множення.
Оптимізація продуктивності і застосування одиночних фотонних детекторів невіддільні від опори гасіння ланцюгів. З одного боку, схема гасіння повинна вчасно зупинити лавину, а з іншого боку, їй також потрібно придушити шум від пристрою і ланцюга і т.д., щоб заздалегідь вивести лавинний сигнал. В даний час за рахунок інтеграції гартуючого опору або потенційного бар'єру самого пристрою, за рахунок монолітної інтеграції зовнішніх гасних ланцюгів, а також за рахунок поєднання синусоїдального побиття і різних схем гасіння, темна кількість і постімпульс пристрою значно знижуються, а пристрій вдосконалюється. коефіцієнт підрахунку.
Принцип роботи однофотонних детекторів на основі SPAD.
Ще один спосіб - знайти більш перспективні нові матеріали і нові механізми пристроїв. Стимульовані величезними вимогами до застосування, з'явилися нові матеріали, такі як розробка низькошумних матеріалів на основі низького k-фактора, розширення довжини хвилі на основі низькорозмірних матеріалів, зниження шуму на основі інженерії множення іонізації та множення з високим приростом на основі балістичного транспортування низькорозмірних матеріалів, пристрої з новими механізмами, і розвиток цих нових технологій відкрив нові напрямки для подальшого зниження шуму однофотонних детекторів, поліпшення співвідношення сигналу до шуму, розширення довжин хвиль і поліпшення умов роботи пристрою.
Важливі області застосування ближніх інфрачервоних однофотонних детекторів
Ближні інфрачервоні однофотонні детектори мають максимальну чутливість виявлення фотонів, а їх робочі смуги є основними смугами, що використовуються традиційними оптичними волокнами, а також є безпечними для очей смугами. Водіння, 3D-візуалізація, слабке виявлення сигналів та інші області мають важливе застосування.
Коли лазерний радар використовує лазер 1550 нм в якості джерела випромінювання світла, завдяки безпеці людського ока, може бути використаний лазер більш високої потужності, так що він може виявити більшу відстань, так що поточна відстань виявлення становить від 100 м до 200 м, а світло з довжиною хвилі 1550 нм є природне світлове середовище має більш чистий фоновий шум, що має велике значення для застосування безпілотного або транспортного лідару. Очікується, що розробка 1550-нм однофотонних детекторів значно сприятиме швидкому розвитку безпілотних і лідарних технологій.
У цій роботі представлено розробку технології однофотонного детектора та пов'язаних з ними нових технологій на основі InP/InGaAs, спрямованих на те, щоб допомогти підвищити розуміння та розуміння ближніх інфрачервоних однофотонних детекторів, розширити їх застосування та забезпечити подальше покращення та розвиток продуктивності. зверніться до.
GMKJ Technology глибоко займається здоровими та розумними джерелами світла, надаючи ринку повний спектр ультрафіолетових світлодіодних UVA UVB UVC, інфрачервоних ІЧ-світлодіодних продуктів та рішень VCSEL, а також має сотні високоякісних партнерів на внутрішньому та зовнішньому ринках для спільного сприяння використанню світлових технологій для створення здорового та розумного життя. .
