-单光子雪崩二极管在室温下工作

科学领域:

• 光学和光电子
• 半导体设备物理
• 红外传感技术

背景情况:

• 单光子探测对于各种科学领域的进步至关重要.
• 现有的基于的单光子雪崩二极管 (SPAD) 需要冷温度,并且不完全兼容CMOS,这限制了它们的广泛采用.
• 转向短波红外 (SWIR) 检测是由安全和性能需求驱动的,但的光学吸收率在1μm以上是可以忽略不计的.

研究的目的:

• 开发一个CMOS兼容的SPAD,能够在室温下进行SWIR检测.
• 在性能和噪声等效力方面改进现有的基于的SPAD.
• 展示这种新型探测器在3D成像等实际应用中的潜力.

主要方法:

• 制造一个-SPAD.
• 关键性能参数的表征,包括暗计数率,检测概率,定时动和后脉冲.
• 使用直接飞行时间技术进行3D点云成像的演示.

主要成果:

• 在室温下实现CMOS兼容的-SPAD.
• 与之前的基于的SPAD相比,其噪声相当的功率提高了2-3,5倍.
• 关键参数包括19 kHz μm-2的暗计数率,12%的检测概率在1,310 nm,188 ps的定时动,和<1%的后脉冲概率.

结论:

• 开发的-SPAD在室温下提供高性能,并且与CMOS制造兼容.
• 这项技术解决了SPAD在SWIR应用中的局限性.
• 开辟了单光子灵敏SWIR传感器,成像器和消费电子和其他日常应用中的集成电路的道路.