シリコン波導体の光電子シミュレーション シングルフォトンの雪崩ダイオードを統合

科学分野:

• フォトニクスと半導体装置物理学 物理
• インテグレーテッド光学 (Integrated Optics) とは
• 量子テクノロジーは,量子技術である.

背景:

• シングルフォトン・アヴァランシェ・ダイオード (SPAD) は,統合フォトニクスのための冷凍検出器のCMOS互換性,室温の代替品として調査されています.
• 既存の検出器は,しばしば冷凍冷却を必要とするため,実用的な応用が制限されています.
• フォトニック統合回路 (PIC) は,小型化とスケーラビリティのためのプラットフォームを提供します.

研究 の 目的:

• 波導体に統合されたSPADのための包括的な光電子マルチ物理シミュレーションフレームワークを開発し,提示する.
• PIC内のSPADの設計技術共同最適化 (DTCO) のためのスケーラブルな方法論を確立する.
• 性能改善の鍵となる分野を特定し,特にダークカウントレート (DCR) を削減する.

主な方法:

• 光電子マルチ物理シミュレーションフレームワークの開発.
• imecのipp50G技術に基づく波導体統合型SPADのモデリング.
• 光子検出効率 (PDE) とダークカウントレート (DCR) を含むデバイス性能のシミュレーション.

主要な成果:

• シミュレートされた装置は,SiN波導体と組み合わせると600nmでピーク光子検出効率 (PDE) が75%を超える可能性を実証しています.
• シミュレーションフレームワークは,パフォーマンスの最適化のための設計パラメータの探索を可能にします.
• DCRの減少のための重要な経路が特定され,実際的な量子フォトニックのアプリケーションにとって決定的に重要です.

結論:

• 開発されたシミュレーションフレームワークは,統合されたSPADsのためのスケーラブルなDTCO方法論を提供します.
• 高PDEは,現在の技術で達成可能であり,波形ガイドに統合されたSPADの潜在能力を強調しています.
• DCRの減少に焦点を当てたさらなる最適化は,量子フォトニック回路におけるSPAD統合を進めるために不可欠です.