Photeke fotonly fotodetektor 80% netijelilik päsgelçiligini döwdi

-Eke fotonly fotodetektor80% netijelilik päsgelçiligini döwdi

-Eke fotonfotodetektorYkjam we arzan bahaly artykmaçlyklary sebäpli kwant fotonikasy we bir foton şekillendiriş ugurlarynda giňden ulanylýar, ýöne aşakdaky tehniki päsgelçilikler bilen ýüzbe-ýüz bolýarlar.

Häzirki tehniki çäklendirmeler

1.CMOS we inçe çatrykly SPAD: highokary integrasiýa we pes wagtly jitter bar bolsa-da, siňdiriş gatlagy inçe (birnäçe mikrometr) we PDE ýakyn infragyzyl sebitde çäklidir, takmynan 32% 850 nm.

2. Galyň çatrykly SPAD: Onda onlarça mikrometr galyňlyk siňdiriş gatlagy bar. Söwda önümleriniň 780 nm-de takmynan 70% PDE bar, ýöne 80% -den geçmek gaty kyn.

3. Zynjyr çäklendirmelerini okaň: Galyň çatrykly SPAD, güýçli göç ähtimallygyny üpjün etmek üçin 30V-den ýokary naprýa .eniýe talap edýär. Adaty zynjyrlarda 68V söndüriji naprýa .eniýe bilen hem PDE diňe 75.1% -e çenli ýokarlandyrylyp bilner.

Çözgüt

SPAD-nyň ýarymgeçiriji gurluşyny optimizirläň. Yzky yşyklandyrylan dizaýn: Waka fotonlary kremniýde çalt çüýräp başlaýar. Yzky yşyklandyrylan gurluş, fotonlaryň köpüsiniň siňdiriş gatlagyna siňmegini we emele gelen elektronlaryň göç sebitine sanjylmagyny üpjün edýär. Kremniýdäki elektronlaryň ionlaşma tizligi deşiklerden has ýokarydygy sebäpli, elektron sanjymynyň göçmek ähtimallygy has ýokarydyr. Doping öwezini dolmak üçin sebit: Bor we fosforyň üznüksiz diffuziýa prosesini ulanmak bilen, çuň dopingdäki elektrik meýdanyny has az kristal kemçilikleri bilen jemlemek üçin DCR ýaly sesleri netijeli azaltmak üçin, ýalpak doping öwezini dolýar.

2. performanceokary öndürijilikli okamak zynjyry. 50V ýokary amplitudany söndürmek Çalt ýagdaýyň geçişi; Multimodal amal: FPGA dolandyryş QUENCHING we RESET signallaryny birleşdirip, erkin işlemek (signal trigger), girelge (daşarky GATE sürüjisi) we gibrid re betweenimleriň arasynda çeýe çalyşmak gazanylýar.

3. Enjamy taýýarlamak we gaplamak. SPAD wafli prosesi kebelek paketi bilen kabul edilýär. SPAD AlN göterijiniň substraty bilen baglanyşdyrylýar we termoelektrik sowadyjyda (TEC) dikligine gurulýar we termistor arkaly temperatura gözegçilik edilýär. Multimode optiki süýümler netijeli birikdirilmegi gazanmak üçin SPAD merkezi bilen takyk gabat gelýär.

4. Öndürijilik kalibrlemesi. Kalibrleme 785 nm pikosekunt impulsly lazer diody (100 kHz) we wagt sanly öwrüjisi (TDC, 10 ps durulyk) arkaly geçirildi.

Gysgaça mazmun

SPAD gurluşyny optimizirlemek (galyň çatryk, yşyklandyrylan, doping öwezini dolmak) we 50 V söndüriji zynjyry täzelemek bilen, bu gözleg kremniý esasly bir fotonly detektoryň PDE-ni 84,4% täze belentlige çykardy. Söwda önümleri bilen deňeşdirilende, onuň giňişleýin öndürijiligi ep-esli ýokarlandy we kwant aragatnaşygy, kwant hasaplamasy we aşa ýokary netijeliligi we çeýe işlemegi talap edýän ýokary duýgurly şekillendiriş ýaly amaly çözgütleri üpjün etdi. Bu iş kremniý esasly ösüşi üçin berk binýat goýdybir fotonly detektortehnologiýasy.