තනි-ෆෝටෝන ෆොටෝඩෙටෙක්ටරය 80% කාර්යක්ෂමතා බාධකය බිඳ දමා ඇත.

තනි-ෆෝටෝන ෆොටෝඩෙටෙක්ටරය80% කාර්යක්ෂමතා බාධකය බිඳ දමා ඇත.

තනි-ෆෝටෝනයප්‍රකාශ අනාවරකයඒවායේ සංයුක්ත සහ අඩු වියදම් වාසි නිසා ක්වොන්ටම් ෆෝටෝනික්ස් සහ තනි-ෆෝටෝන රූපකරණ ක්ෂේත්‍රවල බහුලව භාවිතා වේ, නමුත් ඒවා පහත සඳහන් තාක්ෂණික බාධකවලට මුහුණ දෙයි.

වත්මන් තාක්ෂණික සීමාවන්

1.CMOS සහ තුනී-හන්දි SPAD: ඒවාට ඉහළ ඒකාබද්ධතාවයක් සහ අඩු කාල කම්පනයක් තිබුණද, අවශෝෂණ ස්ථරය තුනී වේ (මයික්‍රොමීටර කිහිපයක්), සහ PDE ආසන්න-අධෝරක්ත කලාපයේ සීමිත වන අතර, 850 nm දී 32% ක් පමණ වේ.

2. ඝන-හන්දි SPAD: එහි මයික්‍රෝමීටර දස දහස් ගණනක් ඝනකම ඇති අවශෝෂණ තට්ටුවක් ඇත. වාණිජ නිෂ්පාදන 780 nm දී ආසන්න වශයෙන් 70% ක PDE ඇත, නමුත් 80% ක් බිඳ දැමීම අතිශයින් අභියෝගාත්මක ය.

3. පරිපථ සීමාවන් කියවන්න: ඉහළ හිම කුණාටු සම්භාවිතාවක් සහතික කිරීම සඳහා ඝන-හන්දි SPAD සඳහා 30V ට වැඩි අධි නැඹුරු වෝල්ටීයතාවයක් අවශ්‍ය වේ. සාම්ප්‍රදායික පරිපථවල 68V ක නිවාදැමීමේ වෝල්ටීයතාවයක් තිබියදීත්, PDE වැඩි කළ හැක්කේ 75.1% දක්වා පමණි.

විසඳුමක්

SPAD හි අර්ධ සන්නායක ව්‍යුහය ප්‍රශස්ත කරන්න. පසුපස-ආලෝකමත් නිර්මාණය: සිලිකන් තුළ සිදුවීම් ෆෝටෝන ඝාතීය ලෙස ක්ෂය වේ. පසුපස-ආලෝකමත් ව්‍යුහය මඟින් ෆෝටෝන බහුතරයක් අවශෝෂණ ස්ථරය තුළ අවශෝෂණය වන බව සහතික කරන අතර ජනනය වන ඉලෙක්ට්‍රෝන හිම කුණාටු කලාපයට එන්නත් කරනු ලැබේ. සිලිකන් වල ඉලෙක්ට්‍රෝන අයනීකරණ අනුපාතය සිදුරුවලට වඩා වැඩි බැවින්, ඉලෙක්ට්‍රෝන එන්නත් කිරීම හිම කුණාටුවේ ඉහළ සම්භාවිතාවක් සපයයි. මාත්‍රණ වන්දි හිම කුණාටු කලාපය: බෝරෝන් සහ පොස්පරස් වල අඛණ්ඩ විසරණ ක්‍රියාවලිය භාවිතා කිරීමෙන්, නොගැඹුරු මාත්‍රණයට වන්දි ලබා දී ගැඹුරු කලාපයේ විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය අඩු ස්ඵටික දෝෂ සහිතව සාන්ද්‍රණය කරයි, DCR වැනි ශබ්දය ඵලදායී ලෙස අඩු කරයි.

2. ඉහළ කාර්යසාධනයක් සහිත කියවීමේ පරිපථය. 50V ඉහළ විස්තාරය නිවාදැමීම වේගවත් තත්ව සංක්‍රාන්තිය; බහුමාධ්‍ය ක්‍රියාකාරිත්වය: FPGA පාලන නිවාදැමීම සහ නැවත සැකසීමේ සංඥා ඒකාබද්ධ කිරීමෙන්, නිදහස් ක්‍රියාකාරිත්වය (සංඥා ප්‍රේරකය), ගේටින් (බාහිර ගේට් ධාවකය) සහ දෙමුහුන් මාදිලි අතර නම්‍යශීලී මාරුවීම සාක්ෂාත් කරගනු ලැබේ.

3. උපාංග සකස් කිරීම සහ ඇසුරුම් කිරීම. SPAD වේෆර් ක්‍රියාවලිය සමනල පැකේජයක් සමඟින් අනුගමනය කෙරේ. SPAD AlN වාහක උපස්ථරයට බන්ධනය කර තාප විදුලි සිසිලකය (TEC) මත සිරස් අතට සවි කර ඇති අතර, උෂ්ණත්ව පාලනය තාප ස්ථායයක් හරහා ලබා ගනී. කාර්යක්ෂම සම්බන්ධ කිරීම සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා බහුමාධ්‍ය දෘශ්‍ය තන්තු SPAD මධ්‍යස්ථානය සමඟ නිශ්චිතවම පෙළගස්වා ඇත.

4. කාර්ය සාධන ක්‍රමාංකනය. 785 nm පිකෝ තත්පර ස්පන්දන ලේසර් ඩයෝඩයක් (100 kHz) සහ කාල-ඩිජිටල් පරිවර්තකයක් (TDC, 10 ps විභේදනය) භාවිතයෙන් ක්‍රමාංකනය සිදු කරන ලදී.

සාරාංශය

SPAD ව්‍යුහය (ඝන හන්දිය, පසුපස ආලෝකමත්, මාත්‍රණ වන්දි) ප්‍රශස්ත කිරීම සහ 50 V නිවාදැමීමේ පරිපථය නවීකරණය කිරීමෙන්, මෙම අධ්‍යයනය සිලිකන් මත පදනම් වූ තනි-ෆෝටෝන අනාවරකයේ PDE 84.4% ක නව උසකට සාර්ථකව තල්ලු කර ඇත. වාණිජ නිෂ්පාදන සමඟ සසඳන විට, එහි පුළුල් කාර්ය සාධනය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩිදියුණු කර ඇති අතර, අතිශය ඉහළ කාර්යක්ෂමතාවයක් සහ නම්‍යශීලී ක්‍රියාකාරිත්වයක් අවශ්‍ය වන ක්වොන්ටම් සන්නිවේදනය, ක්වොන්ටම් පරිගණනය සහ ඉහළ සංවේදීතා රූපකරණය වැනි යෙදුම් සඳහා ප්‍රායෝගික විසඳුම් සපයයි. මෙම කාර්යය සිලිකන් මත පදනම් වූ තවදුරටත් සංවර්ධනය සඳහා ශක්තිමත් පදනමක් දමා ඇත.තනි-ෆෝටෝන අනාවරකයතාක්ෂණය.