ஒற்றை-ஃபோட்டான் ஃபோட்டோடெக்டர் 80% செயல்திறன் தடையை உடைத்துவிட்டது.

ஒற்றை-ஃபோட்டான் ஒளிக்கற்றை80% செயல்திறன் தடையை உடைத்துவிட்டன.

ஒற்றை-ஃபோட்டான்ஒளிக்கண்டறிப்பான்அவற்றின் சிறிய மற்றும் குறைந்த விலை நன்மைகள் காரணமாக குவாண்டம் ஃபோட்டானிக்ஸ் மற்றும் ஒற்றை-ஃபோட்டான் இமேஜிங் துறைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, ஆனால் அவை பின்வரும் தொழில்நுட்ப இடையூறுகளை எதிர்கொள்கின்றன.

தற்போதைய தொழில்நுட்ப வரம்புகள்

1.CMOS மற்றும் மெல்லிய-சந்தி SPAD: அவை அதிக ஒருங்கிணைப்பு மற்றும் குறைந்த நேர நடுக்கத்தைக் கொண்டிருந்தாலும், உறிஞ்சுதல் அடுக்கு மெல்லியதாக இருக்கும் (சில மைக்ரோமீட்டர்கள்), மேலும் PDE அருகிலுள்ள அகச்சிவப்பு பகுதியில் குறைவாக உள்ளது, 850 nm இல் சுமார் 32% மட்டுமே உள்ளது.

2. தடிமனான-சந்தி SPAD: இது பத்து மைக்ரோமீட்டர் தடிமன் கொண்ட உறிஞ்சுதல் அடுக்கைக் கொண்டுள்ளது. வணிகப் பொருட்கள் 780 nm இல் தோராயமாக 70% PDE ஐக் கொண்டுள்ளன, ஆனால் 80% ஐ உடைப்பது மிகவும் சவாலானது.

3. சுற்று வரம்புகளைப் படியுங்கள்: அதிக பனிச்சரிவு நிகழ்தகவை உறுதி செய்ய தடிமனான-சந்தி SPAD க்கு 30V க்கும் அதிகமான ஓவர்பயாஸ் மின்னழுத்தம் தேவைப்படுகிறது. பாரம்பரிய சுற்றுகளில் 68V தணிக்கும் மின்னழுத்தம் இருந்தாலும், PDE ஐ 75.1% ஆக மட்டுமே அதிகரிக்க முடியும்.

தீர்வு

SPAD இன் குறைக்கடத்தி கட்டமைப்பை மேம்படுத்தவும். பின்-ஒளிரும் வடிவமைப்பு: சிலிக்கானில் நிகழ்வு ஃபோட்டான்கள் அதிவேகமாக சிதைகின்றன. பின்-ஒளிரும் அமைப்பு, பெரும்பாலான ஃபோட்டான்கள் உறிஞ்சுதல் அடுக்கில் உறிஞ்சப்படுவதையும், உருவாக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான்கள் பனிச்சரிவு பகுதியில் செலுத்தப்படுவதையும் உறுதி செய்கிறது. சிலிக்கானில் உள்ள எலக்ட்ரான்களின் அயனியாக்கம் விகிதம் துளைகளை விட அதிகமாக இருப்பதால், எலக்ட்ரான் ஊசி பனிச்சரிவுக்கான அதிக நிகழ்தகவை வழங்குகிறது. ஊக்கமருந்து இழப்பீடு பனிச்சரிவு பகுதி: போரான் மற்றும் பாஸ்பரஸின் தொடர்ச்சியான பரவல் செயல்முறையைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், ஆழமற்ற ஊக்கமருந்து ஆழமான பகுதியில் மின்சார புலத்தை குறைவான படிக குறைபாடுகளுடன் குவிக்க ஈடுசெய்யப்படுகிறது, இது DCR போன்ற சத்தத்தை திறம்பட குறைக்கிறது.

2. உயர் செயல்திறன் கொண்ட ரீட்அவுட் சுற்று. 50V உயர் அலைவீச்சு தணித்தல் வேகமான நிலை மாற்றம்; மல்டிமோடல் செயல்பாடு: FPGA கட்டுப்பாட்டு தணித்தல் மற்றும் மீட்டமை சமிக்ஞைகளை இணைப்பதன் மூலம், இலவச செயல்பாடு (சிக்னல் தூண்டுதல்), கேட்டிங் (வெளிப்புற கேட் டிரைவ்) மற்றும் கலப்பின முறைகளுக்கு இடையில் நெகிழ்வான மாறுதல் அடையப்படுகிறது.

3. சாதன தயாரிப்பு மற்றும் பேக்கேஜிங். SPAD வேஃபர் செயல்முறை ஒரு பட்டாம்பூச்சி தொகுப்புடன் ஏற்றுக்கொள்ளப்படுகிறது. SPAD AlN கேரியர் அடி மூலக்கூறுடன் பிணைக்கப்பட்டு தெர்மோஎலக்ட்ரிக் கூலரில் (TEC) செங்குத்தாக நிறுவப்பட்டுள்ளது, மேலும் வெப்பநிலை கட்டுப்பாடு ஒரு தெர்மிஸ்டர் மூலம் அடையப்படுகிறது. திறமையான இணைப்பை அடைய மல்டிமோட் ஆப்டிகல் ஃபைபர்கள் SPAD மையத்துடன் துல்லியமாக சீரமைக்கப்படுகின்றன.

4. செயல்திறன் அளவுத்திருத்தம். 785 nm பைக்கோசெகண்ட் பல்ஸ்டு லேசர் டையோடு (100 kHz) மற்றும் நேர-டிஜிட்டல் மாற்றி (TDC, 10 ps தெளிவுத்திறன்) ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி அளவுத்திருத்தம் மேற்கொள்ளப்பட்டது.

சுருக்கம்

SPAD கட்டமைப்பை (தடிமனான சந்தி, பின்-ஒளிரும், ஊக்கமருந்து இழப்பீடு) மேம்படுத்துவதன் மூலமும், 50 V தணிப்பு சுற்றுகளை புதுமைப்படுத்துவதன் மூலமும், இந்த ஆய்வு சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஒற்றை-ஃபோட்டான் டிடெக்டரின் PDE ஐ 84.4% என்ற புதிய உயரத்திற்கு வெற்றிகரமாக தள்ளியது. வணிக தயாரிப்புகளுடன் ஒப்பிடுகையில், அதன் விரிவான செயல்திறன் கணிசமாக மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளது, இது குவாண்டம் தொடர்பு, குவாண்டம் கணினி மற்றும் அதி-உயர் செயல்திறன் மற்றும் நெகிழ்வான செயல்பாடு தேவைப்படும் உயர்-உணர்திறன் இமேஜிங் போன்ற பயன்பாடுகளுக்கு நடைமுறை தீர்வுகளை வழங்குகிறது. இந்த வேலை சிலிக்கான் அடிப்படையிலான மேலும் வளர்ச்சிக்கு ஒரு உறுதியான அடித்தளத்தை அமைத்துள்ளது.ஒற்றை-ஃபோட்டான் கண்டுபிடிப்பான்தொழில்நுட்பம்.