איין-פאָטאָן פאָטאָדעטעקטאָר האָט דורכגעבראָכן דעם 80% עפעקטיווקייט פלאַשנעק

איין-פאָטאָן פאָטאָדעטעקטאָרהאָבן דורכגעבראָכן דעם 80% עפעקטיווקייט באָטטלענעק

איין-פאָטאָןפאָטאָדעטעקטאָרווערן ברייט גענוצט אין די פעלדער פון קוואנטום פאָטאָניקס און איין-פאָטאָן בילדגעבונג צוליב זייערע קאָמפּאַקטע און נידעריק-קאָסטן מעלות, אָבער זיי זענען קאָנפראָנטירט מיט די פאלגענדע טעכנישע שטערונגען.

איצטיקע טעכנישע באגרענעצונגען

1. CMOS און דין-דזשאַנגקשאַן SPAD: כאָטש זיי האָבן הויך אינטעגראַציע און נידעריק טיימינג דזשיטער, איז די אַבזאָרפּשאַן שיכט דין (אַ פּאָר מיקראָמעטערס), און די PDE איז לימיטעד אין דער נאָענט-ינפראַרעד געגנט, מיט בלויז וועגן 32% ביי 850 נם.

2. דיק-דזשאַנגקשאַן SPAD: עס פֿאַרמאָגט אַן אַבזאָרפּציע שיכט צענדליקער מיקראָמעטער דיק. קאמערציעלע פּראָדוקטן האָבן אַ PDE פון אַרום 70% ביי 780 נם, אָבער דורכברעכן 80% איז גאָר שווער.

3. אויסלייענען די קרייז לימיטאציעס: דיק-דזשאנקשאן SPAD פארלאנגט אן איבער-בייס וואלטאזש פון איבער 30V צו פארזיכערן א הויכע לאווינע ווארשיינליכקייט. אפילו מיט א פארלעשונג וואלטאזש פון 68V אין טראדיציאנעלע קרייזן, קען די PDE נאר ווערן פארגרעסערט צו 75.1%.

לייזונג

אָפּטימיזירן די האַלב-קאָנדוקטאָר סטרוקטור פון SPAD. צוריק-באַלויכטענע פּלאַן: אינצידענטע פאָטאָנען פאַרפוילן עקספּאָנענציעל אין סיליקאָן. די צוריק-באַלויכטענע סטרוקטור זאָרגט אַז די מערהייט פון פאָטאָנען ווערן אַבזאָרבירט אין דער אַבזאָרפּציע שיכט, און די דזשענערירטע עלעקטראָנען ווערן ינדזשעקטעד אין דער לאַווינע געגנט. ווייַל די ייאַניזאַציע קורס פון עלעקטראָנען אין סיליקאָן איז העכער ווי די פון לעכער, גיט עלעקטראָן ינדזשעקשאַן אַ העכערע וואַרשיינלעכקייט פון אַ לאַווינע. דאָפּינג קאָמפּענסאַציע לאַווינע געגנט: דורך ניצן דעם קאָנטינויִערלעכן דיפוזיע פּראָצעס פון באָר און פאָספאָר, ווערט די פּליטקע דאָפּינג קאָמפּענסירט צו קאָנצענטרירן דאָס עלעקטרישע פעלד אין דער טיפער געגנט מיט ווייניקער קריסטאַל חסרונות, וואָס עפֿעקטיוו רעדוצירט ראַש ווי DCR.

2. הויך-פאָרשטעלונג אויסלייענונג קרייז. 50V הויך אַמפּליטוד קווענטשינג שנעלע שטאַט יבערגאַנג; מולטימאָדאַל אָפּעראַציע: דורך קאַמביינינג FPGA קאָנטראָל קווענטשינג און RESET סיגנאַלן, ווערט אַטשיווד פלעקסאַבאַל סוויטשינג צווישן פריי אָפּעראַציע (סיגנאַל טריגער), גייטינג (עקסטערנאַל GATE דרייוו), און כייבריד מאָדעס.

3. צוגרייטונג און פּאַקאַדזשינג פון דיווייס. דער SPAD וועיפער פּראָצעס ווערט אנגענומען, מיט אַ באַטערפליי פּאַקאַדזש. דער SPAD ווערט געבונדן צום AlN טרעגער סאַבסטראַט און ווערטיקאַל אינסטאַלירט אויפן טערמאָעלעקטרישן קולער (TEC), און טעמפּעראַטור קאָנטראָל ווערט דערגרייכט דורך אַ טערמיסטאָר. מולטימאָד אָפּטישע פֿייבערס זענען פּינקטלעך אויסגעשטעלט מיטן SPAD צענטער צו דערגרייכן עפֿעקטיווע קאַפּלינג.

4. פאָרשטעלונג קאַליבראַציע. קאַליבראַציע איז דורכגעפירט געוואָרן מיט אַ 785 נם פּיקאָסעקונד פּולסעד לאַזער דיאָד (100 kHz) און אַ צייט-דיגיטאַל קאָנווערטער (TDC, 10 p רעזאָלוציע).

קיצור

דורך אָפּטימיזירן די SPAD סטרוקטור (דיקע דזשאַנקשאַן, צוריק-באַלויכט, דאָפּינג קאָמפּענסאַציע) און ינאָווירן די 50 V קווענטשינג קרייַז, האָט די שטודיע געראָטן צו שטופּן די PDE פון דעם סיליקאָן-באַזירטן איין-פאָטאָן דעטעקטאָר צו אַ נייער הייך פון 84.4%. קאַמפּערד מיט קאמערציעלע פּראָדוקטן, איז זיין פולשטענדיק פאָרשטעלונג באַדייטנד פֿאַרבעסערט געוואָרן, פּראַוויידינג פּראַקטישע לייזונגען פֿאַר אַפּליקאַציעס ווי קוואַנטום קאָמוניקאַציע, קוואַנטום קאַמפּיוטינג, און הויך-סענסיטיוויטי ימאַגינג וואָס דאַרפן גאָר הויך עפעקטיווקייט און פלעקסאַבאַל אָפּעראַציע. די אַרבעט האָט געלייגט אַ שטאַרקן יסוד פֿאַר דער ווייטערדיקער אַנטוויקלונג פון סיליקאָן-באַזירטן.איין-פאָטאָן דעטעקטאָרטעכנאָלאָגיע.