ነጠላ ፎቶን የሚያጣምር ፎቶ መመርመሪያ የ80% የቅልጥፍና ችግርን ተቋቁሟል

ነጠላ-ፎቶን ፎቶዲቴክተርየ80% የቅልጥፍና ማነቆዎችን አልፈዋል

ነጠላ-ፎቶንፎቶዲቴክተርበኳንተም ፎቶኒክስ እና በነጠላ ፎቶን ምስል ላይ በስፋት ጥቅም ላይ የሚውሉት በአነስተኛ እና ዝቅተኛ ዋጋ ባላቸው ጥቅሞቻቸው ምክንያት ነው፣ ነገር ግን ከሚከተሉት የቴክኒክ ማነቆዎች ጋር ይጋፈጣሉ።

የአሁኑ የቴክኒክ ገደቦች

1.CMOS እና ቀጭን-መጋጠሚያ SPAD፡- ከፍተኛ ውህደት እና ዝቅተኛ የጊዜ መወዛወዝ ቢኖራቸውም፣ የመምጠጥ ንብርብር ቀጭን ነው (ጥቂት ማይክሮሜትሮች)፣ እና PDE በኢንፍራሬድ አቅራቢያ ባለው ክልል ውስጥ የተገደበ ሲሆን በ850 nm 32% ብቻ ነው።

2. ወፍራም መጋጠሚያ SPAD፡- በአስር ማይክሮሜትሮች ውፍረት ያለው የመምጠጥ ንብርብር አለው። የንግድ ምርቶች በ780 nm 70% PDE አላቸው፣ ነገር ግን 80% መበታተን እጅግ ፈታኝ ነው።

3. የወረዳ ገደቦችን ያንብቡ፡- ወፍራም የመገናኛ SPAD ከፍተኛ የበረዶ ግግር እድልን ለማረጋገጥ ከ30 ቮልት በላይ የሆነ ከመጠን በላይ የሆነ ቮልቴጅ ይፈልጋል። በባህላዊ ወረዳዎች ውስጥ 68 ቮልት የማጥፋት ቮልቴጅ ቢኖርም፣ PDE ወደ 75.1% ብቻ ሊጨምር ይችላል።

መፍትሄ

የSPAD ሴሚኮንዳክተር መዋቅርን ያመቻቹ። የኋላ ብርሃን ያለው ዲዛይን፡- የክስተት ፎቶኖች በሲሊኮን ውስጥ በከፍተኛ ሁኔታ ይበሰብሳሉ። የኋላ ብርሃን ያለው መዋቅር አብዛኛዎቹ ፎቶኖች በመምጠጥ ንብርብር ውስጥ እንዲዋጡ እና የሚመነጩት ኤሌክትሮኖች ወደ አቫላንች ክልል እንዲገቡ ያረጋግጣል። በሲሊኮን ውስጥ ያለው የኤሌክትሮኖች የአዮኒዜሽን መጠን ከቀዳዳዎች ከፍ ያለ ስለሆነ፣ የኤሌክትሮን መርፌ ከፍተኛ የአቫላንች እድል ይሰጣል። የዶፒንግ ማካካሻ የአቫላንች ክልል፡- የቦሮን እና ፎስፈረስ ቀጣይነት ያለው የስርጭት ሂደትን በመጠቀም፣ ጥልቀት የሌለው ዶፒንግ በጥልቅ ክልል ውስጥ ያለውን የኤሌክትሪክ መስክ ለማተኮር ይካሳል፣ ይህም እንደ DCR ያሉ ጫጫታዎችን ውጤታማ በሆነ መንገድ ይቀንሳል።

2. ከፍተኛ አፈጻጸም ያለው የንባብ ዑደት። 50V ከፍተኛ amplitude quenching ፈጣን የሁኔታ ሽግግር፤ ባለብዙ ሞዳል ክወና፡ የFPGA መቆጣጠሪያ QUENCHING እና RESET ምልክቶችን በማጣመር፣ በነጻ ኦፕሬሽን (የምልክት ቀስቅሴ)፣ በጌት (ውጫዊ GATE ድራይቭ) እና በሃይብሪድ ሁነታዎች መካከል ተለዋዋጭ መቀያየር ተገኝቷል።

3. የመሳሪያ ዝግጅት እና ማሸጊያ። የSPAD ዋፈር ሂደት በቢራቢሮ ፓኬጅ ተቀባይነት አግኝቷል። SPAD ከAlN ተሸካሚ ንጣፍ ጋር ተጣብቆ በቴርሞኤሌክትሪክ ማቀዝቀዣ (TEC) ላይ በአቀባዊ ተጭኗል፣ እና የሙቀት መቆጣጠሪያው በቴርሞስታተር በኩል ይከናወናል። ባለብዙ ሞድ ኦፕቲካል ፋይበርዎች ውጤታማ ትስስር ለማግኘት ከSPAD ማዕከል ጋር በትክክል የተጣጣሙ ናቸው።

4. የአፈጻጸም መለኪያ። መለኪያው የተከናወነው በ785 nm ፒኮሰከንድ pulsed ሌዘር ዳዮድ (100 kHz) እና በጊዜ-ዲጂታል መቀየሪያ (TDC፣ 10 ps ጥራት) በመጠቀም ነው።

ማጠቃለያ

የSPAD መዋቅርን በማመቻቸት (ወፍራም መጋጠሚያ፣ የኋላ ብርሃን ያለው፣ የዶፒንግ ማካካሻ) እና የ50 ቮልት የማጥፊያ ዑደትን በማዘመን፣ ይህ ጥናት በሲሊኮን ላይ የተመሰረተ ነጠላ ፎቶን ማወቂያ PDE ን በተሳካ ሁኔታ ወደ 84.4% ከፍታ አሳድጎታል። ከንግድ ምርቶች ጋር ሲነጻጸር፣ አጠቃላይ አፈፃፀሙ በከፍተኛ ሁኔታ ተሻሽሏል፣ እንደ ኳንተም ኮሙኒኬሽን፣ ኳንተም ኮምፒውቲንግ እና ከፍተኛ ስሜታዊነት ያለው ምስል ላሉ አፕሊኬሽኖች ተግባራዊ መፍትሄዎችን ይሰጣል፣ እነዚህም እጅግ በጣም ከፍተኛ ቅልጥፍና እና ተለዋዋጭ አሠራር ያስፈልጋቸዋል። ይህ ሥራ በሲሊኮን ላይ የተመሰረተውን ተጨማሪ ልማት ጠንካራ መሠረት ጥሏል።ነጠላ-ፎቶን ማወቂያቴክኖሎጂ።