聯(lián)系人:李鋒
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單光子探測(cè)器達(dá)到了光電探測(cè)的極限靈敏度,InP/InGaAs 短波紅外單光子探測(cè)器 (SPAD) 是目前制備技術(shù)較為成熟且獲得廣泛應(yīng)用的單光子探測(cè)器。通過(guò)半導(dǎo)體熱電制冷 (TEC) 即可達(dá)到其工作溫度 (?40 ℃ 左右),具有體積小、成本低,方便安裝和攜帶的應(yīng)用優(yōu)勢(shì);另外,基于常規(guī)半導(dǎo)體二極管的芯片制造工藝很容易實(shí)現(xiàn)大面陣單光子陣列,除了探測(cè)微弱信號(hào),還具備三維數(shù)字成像功能。國(guó)外包括美國(guó)、瑞士、意大利、韓國(guó)、日本等對(duì)InP/InGaAs SPAD進(jìn)行了長(zhǎng)期持續(xù)的研究,目前已研制出單管的貨架產(chǎn)品,性能還在不斷地優(yōu)化和改進(jìn)之中。國(guó)外研制的單光子探測(cè)器陣列獲得了清晰的三維成像效果,并廣泛應(yīng)用于激光雷達(dá)三維成像、遠(yuǎn)距離目標(biāo)探測(cè)、激光通信等領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)包括重慶光電技術(shù)研究所、中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理所、西南技術(shù)物理研究所、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、云南大學(xué)等對(duì)InP/InGaAs SPAD芯片進(jìn)行了器件設(shè)計(jì)和器件制備研究,目前單管芯片已經(jīng)達(dá)到與國(guó)外報(bào)道相當(dāng)?shù)男阅?。?guó)內(nèi)單光子探測(cè)器陣列的研究獲得了一定的進(jìn)展,但芯片規(guī)模和器件性能有待進(jìn)一步提升。
近10年國(guó)內(nèi)外研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)、制備工藝以及雪崩信號(hào)提取電路顯著提高了 InP/InGaAs SPAD的性能,高探測(cè)效率、低暗計(jì)數(shù)率、室溫InP/InGaAs短波紅外單光子探測(cè)器獲得快速發(fā)展。提高工作溫度到室溫或零度以上,是降低后脈沖的一個(gè)有效解決途徑,同時(shí)可顯著減小封裝體積、降低成本。具有更小溫度系數(shù)、帶隙更寬且與吸收層 InGaAs晶格匹配InGaAs/In0.52Al0.48As SPAD,其探測(cè)效率、暗計(jì)數(shù)率目前不如 InP/InGaAs SPAD,需要進(jìn)一步改進(jìn)提高。隨著對(duì)三維成像的巨大發(fā)展需求,單光子焦平面陣列在規(guī)格和性能方面的提升是目前單光子探測(cè)器研究的一個(gè)重要工作。利用InAlAsSb合金材料制備的雪崩光電二極管顯示了較高的量子效率和穩(wěn)定的雪崩增益,有望應(yīng)用于高性能短波紅外單光子探測(cè)器制備。
量子器件研究課題組依托于云南省量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、云南大學(xué)物理與天文學(xué)院,團(tuán)隊(duì)主要針對(duì)InP/InGaAs單光子探測(cè)器的自主優(yōu)化設(shè)計(jì)、器件研制、性能測(cè)試分析和實(shí)際應(yīng)用開展系統(tǒng)的研究工作,同時(shí)進(jìn)行新材料、新結(jié)構(gòu)、新機(jī)理紅外單光子探測(cè)器的研究。