Sesebelisoa sa ho lemoha difoto se nang le photon e le nngwe se se se fetile bothata ba 80% ba ho sebetsa hantle

Sesebelisoa sa ho lemoha foto se nang le photon e le 'ngoeba se ba fetile lekhalo la katleho ea 80%

Fotone e le 'ngoesesebelisoa sa ho lemoha fotoLi sebelisoa haholo masimong a quantum photonics le setšoantšo sa single-photon ka lebaka la melemo ea tsona e menyenyane le e theko e tlase, empa li tobane le litšitiso tse latelang tsa tekheniki.

Meeli ea tekheniki ea hajoale

1. CMOS le thin-junction SPAD: Leha di na le kopanyo e hodimo le ho thothomela ha nako e tlase, lera la ho monya le lesesaane (di-micrometer tse mmalwa), mme PDE e lekanyeditswe sebakeng se haufi le infrared, ka hoo e ka bang 32% feela ho 850 nm.

2. SPAD e teteaneng: E ​​na le lera la ho monya le teteaneng la di-micrometer tse mashome. Dihlahiswa tsa kgwebo di na le PDE ya hoo e ka bang 70% ho 780 nm, empa ho phunyeletsa 80% ho thata haholo.

3. Bala meeli ea potoloho: SPAD e teteaneng e hloka motlakase o feteletseng oa ho feta tekano oa 30V ho netefatsa monyetla o phahameng oa ho phunya ha lehloa. Esita le ka motlakase oa ho tima oa 68V lipotolohong tsa setso, PDE e ka eketsoa feela ho fihlela ho 75.1%.

Tharollo

Ntlafatsa sebopeho sa semiconductor sa SPAD. Moralo o bonesitsoeng ka morao: Li-photon tse etsahalang li bola ka potlako ka silicon. Sebopeho se bonesitsoeng ka morao se netefatsa hore boholo ba li-photon li monngoa ka har'a lera la ho monya, 'me lielektrone tse hlahisoang li kenngoa sebakeng sa avalanche. Hobane sekhahla sa ionization sa lielektrone ka silicon se phahame ho feta sa masoba, ente ea lielektrone e fana ka monyetla o moholo oa avalanche. Sebaka sa avalanche se puseletsoang ka doping: Ka ho sebelisa ts'ebetso e tsoelang pele ea ho hasana ha boron le phosphorus, doping e sa tebang e lefelloa ho tsepamisa tšimo ea motlakase sebakeng se tebileng ka liphoso tse fokolang tsa kristale, e fokotsang lerata joalo ka DCR ka katleho.

2. Potoloho ea ho bala e sebetsang hantle haholo. Ho tima ha amplitude e phahameng ea 50V Phetoho e potlakileng ea boemo; Ts'ebetso ea mekhoa e mengata: Ka ho kopanya matšoao a taolo ea FPGA QUENCHING le RESET, ho fetoha ho tenyetsehang pakeng tsa ts'ebetso e lokolohileng (sesosa sa lets'oao), ho kenya (ka ntle ho GATE drive), le mekhoa ea hybrid hoa finyelloa.

3. Ho lokisa le ho paka sesebediswa. Mokgwa wa ho kenya wafer wa SPAD o a sebediswa, ka sephutheloana sa serurubele. SPAD e hokahantswe le substrate ya carrier ya AlN mme e kentswe ka ho otloloha hodima thermoelectric cooler (TEC), mme taolo ya mocheso e fihlellwa ka thermistor. Difaeba tsa optical tsa Multimode di tsamaellana hantle le setsi sa SPAD ho fihlella ho kopanya ho sebetsang hantle.

4. Tekanyo ea ts'ebetso. Tekanyo e entsoe ho sebelisoa diode ea laser e pulsed ea 785 nm picosecond (100 kHz) le sesebelisoa sa ho fetola nako le dijithale (TDC, qeto ea 10 ps).

Kakaretso

Ka ho ntlafatsa sebopeho sa SPAD (maqhubu a teteaneng, a bonesitsoeng ka morao, puseletso ea doping) le ho qapa potoloho ea ho tima ea 50 V, phuputso ena e atlehile ho sutumelletsa PDE ea detector ea photon e le 'ngoe e thehiloeng ho silicon ho ea bophahamong bo bocha ba 84.4%. Ha e bapisoa le lihlahisoa tsa khoebo, ts'ebetso ea eona e felletseng e ntlafalitsoe haholo, e fana ka litharollo tse sebetsang bakeng sa lits'ebetso tse kang puisano ea quantum, k'homphieutha ea quantum, le litšoantšo tsa kutlo e phahameng tse hlokang bokhoni bo phahameng haholo le ts'ebetso e tenyetsehang. Mosebetsi ona o thehile motheo o tiileng bakeng sa nts'etsopele e tsoelang pele ea silicon-basedsesebelisoa sa ho lemoha photon e le 'ngoetheknoloji.