高性能波导合的对单光子雪崩二极管,具有可独立控制的吸收和乘法
Heqing Wang1, Yang Shi2, Yan Zuo2
1Key Laboratory of Optoelectronic Devices and Systems of Ministry of Education and Guangdong Province, College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China.
Nanophotonics (Berlin, Germany)
|December 16, 2024
概括
我们开发了一种新的三终端上 (Ge-on-Si) 单光子雪崩二极管 (SPAD). 该设备实现了高单光子检测效率和低暗计数,非常适合量子通信和激光雷达应用.
科学领域:
- 光子学和光电学和光电子学.
- 半导体设备 半导体设备
- 量子技术 量子技术 量子技术
背景情况:
- 对 (Ge-on-Si) 单光子雪崩二极管 (SPAD) 对于将光子与相结合至关重要.
- 传统的SPAD在优化载体动态和兴奋剂概况方面存在局限性.
- 需要改进的Ge-on-Si SPAD,以提高性能和减少暗数.
研究的目的:
- 提出和演示一个新的三端波导合的Ge-on-Si SPAD.
- 通过单独的电压控制,独立优化载波漂移和乘法.
- 为了减少黑色计数而不会影响检测效率.
主要方法:
- 制造一个三终端的Ge-on-Si分离吸收-电荷-乘积SPAD.
- 吸收和乘法区域的独立电压控制.
- 设备性能的表征,包括检测效率,暗计数和噪声等效功率.
主要成果:
- 在1310nm时实现了 34.62%的高芯片单光子检测效率.
- 在78K时记录了279kHz的低暗计数率.
- 获得的噪声相当功率为3.27 × 10−16 WHz−1/2.2.
- 在报告的波导合的Ge-on-Si SPAD中显示出最低的噪声等效功率.
结论:
- 三个终端的SPAD设计使吸收和乘积区域的单独优化成为可能.
- 侧墙上减少的电场显著降低了暗数.
- 该设备提供了高性能,稳健的操作,以及高产量制造的潜力.
- 在芯片上的量子通信和激光雷达系统中有前途的应用.
