Ihe nchọpụta foto nke otu foton emeriela nsogbu arụmọrụ 80%

Ihe nchọpụta foto nke otu fotonemeriela ihe mgbochi arụmọrụ 80%

Otu fotonihe nchọpụta fotoA na-ejikarị ha eme ihe n'ọhịa nke quantum photonics na onyonyo otu-photon n'ihi uru ha dị obere ma dịkwa ọnụ ala, mana ha na-eche nsogbu teknụzụ ndị a ihu.

Mmachi teknụzụ dị ugbu a

1.CMOS na SPAD dị gịrịgịrị: Ọ bụ ezie na ha nwere njikọta dị elu na obere jitter oge, oyi akwa nnabata ahụ dị gịrịgịrị (mikromita ole na ole), PDE dịkwa oke na mpaghara infrared dị nso, naanị ihe dị ka 32% na 850 nm.

2. SPAD dị arọ: O nwere oke mmiri mmiri nke ruru ọtụtụ iri maịkromita. Ngwaahịa azụmaahịa nwere PDE nke ihe dị ka 70% na 780 nm, mana ịgafe 80% na-esiri ike nke ukwuu.

3. Gụọ ihe gbasara oke sekit: SPAD nke njikọ siri ike chọrọ oke voltaji karịrị 30V iji hụ na oke ikuku dị elu. Ọbụlagodi na voltaji 68V na sekit ọdịnala, enwere ike ịbawanye PDE ruo naanị 75.1%.

Ngwọta

Mee ka usoro semiconductor nke SPAD ka mma. Nhazi nke na-enwu n'azụ: Foton ndị na-eme ihe mberede na-ere ere nke ukwuu na silicon. Nhazi nke na-enwu n'azụ na-eme ka ọtụtụ photon banye n'ime oyi akwa nnabata, a na-agbakwa electrons ndị emepụtara n'ime mpaghara nnukwu mmiri. N'ihi na ọnụego ionization nke elektrọn dị na silicon dị elu karịa nke oghere, ntinye elektrọn na-enye ohere dị elu nke nnukwu mmiri mmiri. Mpaghara nnukwu mmiri mmiri: Site na iji usoro mgbasa ozi na-aga n'ihu nke boron na phosphorus, a na-akwụ ụgwọ obere mmiri mmiri iji tinye ubi eletrik n'ime mpaghara miri emi na obere ntụpọ kristal, na-ebelata mkpọtụ dị ka DCR nke ọma.

2. Sekit agụpụta arụmọrụ dị elu. 50V ebuli elu Kwụsị mgbanwe ọnọdụ ngwa ngwa; Ọrụ multimodal: Site na ijikọta akara njikwa FPGA QUENCHING na RESET, a na-enweta mgbanwe dị iche iche n'etiti ọrụ efu (ihe mkpali mgbaàmà), gate (draịva GATE mpụga), na ụdị ngwakọ.

3. Nkwadebe na nkwakọ ngwaahịa ngwaọrụ. A na-eji usoro wafer SPAD eme ihe, ya na ngwugwu urukurubụba. A na-ejikọta SPAD na substrate nke AlN ma tinye ya n'elu ihe na-ekpo ọkụ thermoelectric (TEC), a na-ejikwa njikwa okpomọkụ eme ihe site na thermistor. Eriri anya multimode na-ejikọta kpọmkwem na etiti SPAD iji nweta njikọ dị irè.

4. Nhazi arụmọrụ. Ejiri diode laser picosecond pulsed 785 nm (100 kHz) na ihe ntụgharị dijitalụ oge (TDC, mkpebi 10 ps) mee nhazi.

Nchịkọta

Site n'ịhazi usoro SPAD (njikọ dị oke, mgbakwụnye azụ-na-enwu enwu, nkwụnye doping) na imepụta sekit 50 V quenching, ọmụmụ ihe a kwalitere PDE nke ihe nchọpụta otu-photon nke dabere na silicon ruo n'ọkwa ọhụrụ nke 84.4%. Ma e jiri ya tụnyere ngwaahịa azụmaahịa, arụmọrụ ya zuru oke emeela ka ọ dịkwuo mma nke ukwuu, na-enye ngwọta bara uru maka ngwa dịka nkwukọrịta quantum, kọmputa quantum, na onyonyo mmetụta dị elu nke chọrọ arụmọrụ dị elu na ọrụ mgbanwe. Ọrụ a atọọla ntọala siri ike maka mmepe ọzọ nke dabere na siliconihe nchọpụta otu-photonteknụzụ.