ဖိုတွန်တစ်ခုတည်းပါသော ဖိုတိုထောက်လှမ်းကိရိယာ၈၀% ထိရောက်မှု ကန့်သတ်ချက်ကို ကျော်လွှားနိုင်ခဲ့ပါပြီ
ဖိုတွန်တစ်ခုတည်းဓာတ်ပုံရှာဖွေကိရိယာ၎င်းတို့၏ သေးငယ်ပြီး ကုန်ကျစရိတ်နည်းသော အားသာချက်များကြောင့် ကွမ်တမ်ဖိုတွန်နှင့် single-photon imaging နယ်ပယ်များတွင် တွင်ကျယ်စွာ အသုံးပြုကြသော်လည်း အောက်ပါ နည်းပညာဆိုင်ရာ အတားအဆီးများနှင့် ရင်ဆိုင်ရလေ့ရှိသည်။
လက်ရှိနည်းပညာဆိုင်ရာကန့်သတ်ချက်များ
၁။ CMOS နှင့် thin-junction SPAD: ၎င်းတို့တွင် မြင့်မားသော integration နှင့် timing jitter နည်းပါးသော်လည်း၊ absorption layer သည် ပါးလွှာသည် (မိုက်ခရိုမီတာအနည်းငယ်)၊ နှင့် PDE သည် near-infrared region တွင် ကန့်သတ်ထားပြီး 850 nm တွင် 32% ခန့်သာရှိသည်။
၂။ ထူထဲသော ချိတ်ဆက်မှု SPAD: ၎င်းတွင် မိုက်ခရိုမီတာ ဆယ်ဂဏန်းခန့်ထူသော စုပ်ယူမှုအလွှာ ပါရှိသည်။ စီးပွားဖြစ်ထုတ်ကုန်များတွင် 780 nm တွင် PDE 70% ခန့်ရှိသော်လည်း 80% ကို ဖြတ်ကျော်ရန် အလွန်စိန်ခေါ်မှုတစ်ရပ်ဖြစ်သည်။
၃။ ဆားကစ်ကန့်သတ်ချက်များကို ဖတ်ရှုပါ- Thick-junction SPAD သည် နှင်းလျှောစီးနိုင်ခြေမြင့်မားစေရန်အတွက် 30V အထက် overbias ဗို့အား လိုအပ်သည်။ ရိုးရာဆားကစ်များတွင် 68V ၏ quenching ဗို့အားဖြင့်ပင် PDE ကို 75.1% အထိသာ မြှင့်တင်နိုင်သည်။
ဖြေရှင်းချက်
SPAD ၏ semiconductor ဖွဲ့စည်းပုံကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ပါ။ Back-illuminated ဒီဇိုင်း- Incident photons များသည် ဆီလီကွန်တွင် အဆပေါင်းများစွာ ယိုယွင်းပျက်စီးသွားသည်။ Back-illuminated ဖွဲ့စည်းပုံသည် ဖိုတွန်အများစုကို absorption layer တွင် စုပ်ယူပြီး ထုတ်လုပ်ထားသော အီလက်ထရွန်များကို avalanche region ထဲသို့ ထိုးသွင်းကြောင်း သေချာစေသည်။ ဆီလီကွန်ရှိ အီလက်ထရွန်များ၏ ionization rate သည် holes များထက် ပိုမိုမြင့်မားသောကြောင့် အီလက်ထရွန်ထိုးသွင်းခြင်းသည် avalanche ဖြစ်နိုင်ခြေ မြင့်မားစေသည်။ Doping compensation avalanche region- ဘိုရွန်နှင့် ဖော့စဖရပ်စ်တို့၏ စဉ်ဆက်မပြတ် ပျံ့နှံ့မှုလုပ်ငန်းစဉ်ကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့်၊ shallow doping ကို လျော်ကြေးပေးခြင်းဖြင့် crystal defects နည်းပါးစွာဖြင့် deep region တွင် လျှပ်စစ်စက်ကွင်းကို စုစည်းစေပြီး DCR ကဲ့သို့သော noise ကို ထိရောက်စွာ လျှော့ချပေးသည်။
၂။ မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်ရှိသော readout circuit။ 50V မြင့်မားသော amplitude quenching မြန်ဆန်သော state transition; Multimodal operation: FPGA control QUENCHING နှင့် RESET signals များကို ပေါင်းစပ်ခြင်းဖြင့် free operation (signal trigger)၊ gating (external GATE drive) နှင့် hybrid modes များအကြား ပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်ရှိသော switching ကို ရရှိသည်။
၃။ စက်ပစ္စည်းပြင်ဆင်ခြင်းနှင့်ထုပ်ပိုးခြင်း။ SPAD wafer လုပ်ငန်းစဉ်ကို butterfly package ဖြင့် လက်ခံကျင့်သုံးသည်။ SPAD ကို AlN carrier substrate နှင့် ချိတ်ဆက်ထားပြီး thermoelectric cooler (TEC) ပေါ်တွင် ဒေါင်လိုက်တပ်ဆင်ထားပြီး အပူချိန်ထိန်းချုပ်မှုကို thermistor မှတစ်ဆင့် ရရှိသည်။ multimode optical fiber များကို ထိရောက်သော ချိတ်ဆက်မှုရရှိစေရန် SPAD center နှင့် တိကျစွာ ချိန်ညှိထားသည်။
၄။ စွမ်းဆောင်ရည် ချိန်ညှိခြင်း။ 785 nm picosecond pulsed laser diode (100 kHz) နှင့် time-digital converter (TDC, 10 ps resolution) ကို အသုံးပြု၍ ချိန်ညှိမှုကို ပြုလုပ်ခဲ့သည်။
အနှစ်ချုပ်
SPAD ဖွဲ့စည်းပုံ (ထူသော junction၊ back-illuminated၊ doping compensation) ကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်းနှင့် 50 V quenching circuit ကို ဆန်းသစ်တီထွင်ခြင်းဖြင့် ဤလေ့လာမှုသည် silicon-based single-photon detector ၏ PDE ကို 84.4% ၏ အမြင့်ဆုံးအဆင့်သို့ အောင်မြင်စွာ တွန်းပို့နိုင်ခဲ့သည်။ စီးပွားဖြစ်ထုတ်ကုန်များနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက ၎င်း၏ ပြည့်စုံသောစွမ်းဆောင်ရည်ကို သိသိသာသာ မြှင့်တင်ထားပြီး quantum communication၊ quantum computing နှင့် အလွန်မြင့်မားသော စွမ်းဆောင်ရည်နှင့် ပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်ရှိသော လည်ပတ်မှုလိုအပ်သည့် မြင့်မားသော sensitivity imaging ကဲ့သို့သော အသုံးချမှုများအတွက် လက်တွေ့ကျသော ဖြေရှင်းချက်များကို ပေးစွမ်းခဲ့သည်။ ဤလုပ်ငန်းသည် silicon-based ၏ နောက်ထပ်ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုအတွက် ခိုင်မာသောအုတ်မြစ်ချပေးခဲ့သည်။ဖိုတွန်တစ်ခုတည်း ရှာဖွေစက်နည်းပညာ။
ပို့စ်တင်ချိန်: ၂၀၂၅ ခုနှစ်၊ အောက်တိုဘာလ ၂၈ ရက်