Son zamanlarda, Shi Yanli'nin Yunnan Üniversitesi ekibi tarafından "Kızılötesine yakın çığ diyot tek foton dedektörlerinde ilerlemeler" inceleme makalesi, küresel son teknoloji kapsamlı araştırma dergisi Chip'te yayınlandı. Bu inceleme makalesi, kızılötesine yakın tek foton dedektörlerinin geliştirilmesini sunun.
Son yıllarda, tek foton algılama teknolojisi kuantum güvenli iletişim, kuantum hesaplama, yapay zeka ve askeri algılama gibi birçok alanda geniş uygulama beklentileri göstererek tek foton dedektörlerini mevcut bir araştırma noktası haline getirdi.
Fotonlar delik-elektron çiftleri üretmek için emilir ve delikler çığ çarpmayı tetiklemek için elektrik alanını açmadan çarpma bölgesine girer.
Yarı iletken çığ diyot dedektörleri iç çığ kazancına, hızlı müdahaleye, küçük boyuta, düşük maliyete ve kolay entegrasyona sahiptir. Yarı iletken soğutma yoluyla yaklaşık eksi 40 ° C çalışma sıcaklığı elde edebilir ve bu da onları tek foton dedektörleri için daha iyi bir seçim haline getirir. Bunlar arasında, InP / InGaAs kızılötesine yakın tek foton dedektörü, şu anda en olgun kızılötesi çığ diyot tek foton dedektörüdür. Tek tüplü ve dizilimi ticarileştirilmiş ürünlerdir. Ana performans göstergeleri şunlardır: eksi 40 °C'de tek foton algılama Verimlilik% 30'u aşıyor, karanlık sayım hızı 10kHz'den az, darbe sonrası olasılık% 5'ten az, zaman titremesi 100ps'den az ve maksimum sayım hızı 100MHz'i aşıyor. Odak düzlemi dizisinin orta uzaklığı 50um ve dizi boyutu 256×128'dir. Üç boyutlu görüntüleme için foton sayma ve foton zamanlaması olmak üzere iki görüntüleme yöntemi kullanılabilir. Şu anda yurt içinde ve yurt dışında daha küçük merkez mesafesi (25 mikron) ve daha büyük spesifikasyonlara (320×256 büyüklük ve üzeri) sahip tek foton odak düzlemi dizileri geliştirilmektedir. InP/InGaAs yakın kızılötesi tek foton dedektör ürünlerinin ortaya çıkışı ve yeni ilerlemesi, bu tür dedektörlerin büyük ölçekli uygulaması için olasılık sağlar.
Tek foton dedektörlerinin geliştirme yönü
Şu anda, tek foton dedektörlerinin gelişimi esas olarak iki yol boyunca hızla ilerliyor: bir yol, mevcut InP / InGaAs SPAD'larının performansını sürekli olarak optimize etmektir, daha küçük karanlık sayımlara, daha düşük darbelere, daha düşük darbe oranlarına ve daha yüksek çalışma sıcaklığına ve diğer yönlere doğru. Zorluk, çarpma katmanındaki malzeme kusurlarının büyük darbe sonrası etkilere, uzun ölü zamanlara (çığsız zaman) ve azaltılmış sayım oranlarına yol açmasıdır. Mevcut teknik araçlar belirli karşılıklı kısıtlamalara sahiptir: darbe sonrası nabzı azaltmak için, düşük algılama verimliliği sorununa yol açan çığ yükü miktarını azaltarak; ölü süreyi uzatarak, düşük sayım oranı sorununa yol açar; sıcaklığı artırarak, bindirme azalır. Taşıyıcıların ömrü yüksek karanlık sayım oranı sorununa yol açar. Mevcut çözüm, parazitik kapasitansı ve darbe sonrası en aza indirmek ve aynı zamanda çarpma katmanı malzemelerinin büyüme kalitesini daha da artırmak için entegre söndürme devrelerinin geliştirilmesini kullanmaktır.
Tek foton dedektörlerinin performans optimizasyonu ve uygulaması, söndürme devrelerinin desteğinden ayrılmaz. Bir yandan söndürme devresinin çığı zamanında durdurması, diğer yandan da çığ sinyalini önceden ortaya çıkarmak için cihazdan ve devreden gelen gürültüyü vb. Şu anda, söndürme direncinin veya cihazın potansiyel bariyerinin entegrasyonu, harici söndürme devrelerinin yekpare entegrasyonu ve sinüzoidal gating ve farklı söndürme devrelerinin kombinasyonu sayesinde, cihazın karanlık sayısı ve sonrası nabzı önemli ölçüde azalır ve cihaz iyileştirilir. sayım oranı.
SPAD tabanlı tek foton dedektörlerinin çalışma prensibi.
Başka bir yol da daha umut verici yeni malzemeler ve yeni mekanizma cihazları bulmaktır. Büyük uygulama talepleri ile uyarılan, düşük k faktörüne dayalı düşük gürültülü malzeme geliştirme, düşük boyutlu malzemelere dayalı dalga boyu uzatma, iyonizasyon çarpma mühendisliğine dayalı gürültü azaltma ve düşük boyutlu malzemelerin balistik taşınmasına dayalı yüksek kazançlı çarpma gibi yeni malzemeler ortaya çıkmış, yeni mekanizmalara sahip cihazlar ortaya çıkmış ve bu yeni teknolojilerin geliştirilmesi tek fotonik dedektörlerinin gürültüsünü daha da azaltmak için yeni yönler açmıştır, sinyal-gürültü oranlarını iyileştirmek, dalga boylarını genişletmek ve cihaz çalışma koşullarını iyileştirmek.
Kızılötesine yakın tek foton dedektörlerinin önemli uygulama alanları
Kızılötesine yakın tek foton dedektörleri foton algılamanın nihai hassasiyetine sahiptir ve çalışma bantları geleneksel optik fiberler tarafından kullanılan ana bantlardır ve aynı zamanda göz güvenli bantlardır. Sürüş, 3D görüntüleme, zayıf sinyal algılama ve diğer alanlar önemli uygulamalara sahiptir.
Lazer radarı emisyon ışık kaynağı olarak 1550nm lazer kullandığında, insan gözünün güvenliği nedeniyle, daha yüksek bir güç lazeri kullanılabilir, böylece daha uzun bir mesafeyi algılayabilir, böylece mevcut algılama mesafesi 100m ila 200m arasında olur ve dalga boyu 1550nm olan ışık, doğal ışık ortamının daha temiz arka plan gürültüsüne sahiptir, insansız veya araca monte lidar uygulaması için büyük öneme sahiptir. 1550nm tek foton dedektörlerinin geliştirilmesinin insansız ve lidar teknolojilerinin hızlı gelişimini önemli ölçüde teşvik edeceği bekleniyor.
Bu makale, kızılötesine yakın tek foton dedektörlerinin anlaşılmasını ve anlaşılmasını artırmayı, uygulamalarını genişletmeyi ve daha fazla performans iyileştirmesi ve geliştirme sağlamayı amaçlayan InP / InGaAs tabanlı tek foton dedektörü teknolojisinin ve ilgili yeni teknolojilerin geliştirilmesini tanıtır. bakın.
GMKJ Teknolojisi, pazara tam bir ultraviyole UVA UVB UVC LED, kızılötesi IR LED VCSEL ürün ve çözümleri sunan sağlıklı ve akıllı ışık kaynaklarıyla derinlemesine ilgileniyor ve sağlıklı ve akıllı bir yaşam yaratmak için ışık teknolojisinin kullanımını ortaklaşa teşvik etmek için iç ve dış pazarlarda yüzlerce yüksek kaliteli iş ortağına sahip. .
