ஒற்றை-ஃபோட்டான் ஒளி உணர்விகள் 80% செயல்திறன் முட்டுக்கட்டையை உடைத்தெறிந்துள்ளன.

ஒற்றை-ஃபோட்டான் ஒளி உணரி80% செயல்திறன் முட்டுக்கட்டையை உடைத்து முன்னேறியுள்ளனர்

ஒற்றை-ஃபோட்டான்ஒளி உணரிஅவற்றின் கச்சிதமான மற்றும் குறைந்த விலை நன்மைகள் காரணமாக குவாண்டம் ஃபோட்டானிக்ஸ் மற்றும் ஒற்றை-ஃபோட்டான் படமாக்கல் துறைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, ஆனால் அவை பின்வரும் தொழில்நுட்பத் தடைகளை எதிர்கொள்கின்றன.

தற்போதைய தொழில்நுட்ப வரம்புகள்

1. CMOS மற்றும் தின்-ஜங்ஷன் SPAD: இவை அதிக ஒருங்கிணைப்பு மற்றும் குறைந்த டைமிங் ஜிட்டரைக் கொண்டிருந்தாலும், உறிஞ்சும் அடுக்கு மெல்லியதாக (சில மைக்ரோமீட்டர்கள்) உள்ளது, மேலும் அருகிலுள்ள அகச்சிவப்புப் பகுதியில் PDE குறைவாகவே காணப்படுகிறது, 850 nm-ல் இது சுமார் 32% மட்டுமே.

2. தடித்த-சந்திப்பு SPAD: இது பல பத்து மைக்ரோமீட்டர் தடிமன் கொண்ட ஒரு உறிஞ்சுதல் அடுக்கைக் கொண்டுள்ளது. வணிக ரீதியான தயாரிப்புகள் 780 nm-ல் ஏறக்குறைய 70% PDE-ஐக் கொண்டுள்ளன, ஆனால் 80%-ஐத் தாண்டுவது மிகவும் சவாலானது.

3. மின்சுற்றின் வரம்புகளைப் படித்துப் பார்க்கவும்: அதிக பனிச்சரிவு நிகழ்தகவை உறுதிசெய்ய, தடிமனான சந்தி SPAD-க்கு 30V-க்கும் அதிகமான மிகை மின்னழுத்தம் தேவைப்படுகிறது. பாரம்பரிய மின்சுற்றுகளில் 68V தணிப்பு மின்னழுத்தம் இருந்தாலும்கூட, PDE-ஐ 75.1% வரை மட்டுமே அதிகரிக்க முடியும்.

தீர்வு

SPAD-இன் குறைக்கடத்தி கட்டமைப்பை மேம்படுத்துதல். பின்-ஒளியூட்டப்பட்ட வடிவமைப்பு: சிலிக்கானில் படுகதிர் ஃபோட்டான்கள் அதிவேகமாக சிதைவடைகின்றன. பின்-ஒளியூட்டப்பட்ட கட்டமைப்பு, பெரும்பாலான ஃபோட்டான்கள் உறிஞ்சும் அடுக்கில் உறிஞ்சப்படுவதையும், உருவாக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான்கள் பனிச்சரிவுப் பகுதிக்குள் செலுத்தப்படுவதையும் உறுதி செய்கிறது. சிலிக்கானில் எலக்ட்ரான்களின் அயனியாக்க விகிதம் ஹோல்களை விட அதிகமாக இருப்பதால், எலக்ட்ரான் செலுத்துதல் பனிச்சரிவுக்கான அதிக நிகழ்தகவை வழங்குகிறது. டோப்பிங் ஈடுசெய்யப்பட்ட பனிச்சரிவுப் பகுதி: போரான் மற்றும் பாஸ்பரஸின் தொடர்ச்சியான பரவல் செயல்முறையைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், ஆழமற்ற டோப்பிங் ஈடுசெய்யப்பட்டு, குறைவான படிகக் குறைபாடுகளைக் கொண்ட ஆழமான பகுதியில் மின்புலம் குவிக்கப்படுகிறது. இது DCR போன்ற இரைச்சலை திறம்பட குறைக்கிறது.

2. உயர் செயல்திறன் கொண்ட வாசிப்புச் சுற்று. 50V உயர் வீச்சுத் தணிப்பு; வேகமான நிலை மாற்றம்; பன்முறைச் செயல்பாடு: FPGA கட்டுப்பாட்டுத் தணிப்பு மற்றும் மீட்டமைப்பு சமிக்ஞைகளை இணைப்பதன் மூலம், தடையற்ற செயல்பாடு (சமிக்ஞை தூண்டல்), வாயில் அமைத்தல் (வெளிப்புற வாயில் இயக்கி) மற்றும் கலப்பின முறைகளுக்கு இடையே நெகிழ்வான நிலைமாற்றம் சாத்தியமாகிறது.

3. சாதனத் தயாரிப்பு மற்றும் பேக்கேஜிங். பட்டாம்பூச்சி பேக்கேஜுடன் கூடிய SPAD வேஃபர் செயல்முறை பின்பற்றப்படுகிறது. SPAD ஆனது AlN கேரியர் சப்ஸ்ட்ரேட்டுடன் பிணைக்கப்பட்டு, தெர்மோஎலக்ட்ரிக் கூலரில் (TEC) செங்குத்தாக நிறுவப்படுகிறது, மேலும் ஒரு தெர்மிஸ்டர் மூலம் வெப்பநிலை கட்டுப்பாடு செய்யப்படுகிறது. திறமையான இணைப்பை அடைவதற்காக, மல்டிமோட் ஆப்டிகல் ஃபைபர்கள் SPAD மையத்துடன் துல்லியமாக சீரமைக்கப்படுகின்றன.

4. செயல்திறன் அளவுத்திருத்தம். 785 நானோமீட்டர் பிக்கோசெகண்ட் துடிப்புள்ள லேசர் டையோடு (100 kHz) மற்றும் ஒரு நேர-எண்ணிம மாற்றி (TDC, 10 ps தெளிவுத்திறன்) ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி அளவுத்திருத்தம் மேற்கொள்ளப்பட்டது.

சுருக்கம்

SPAD கட்டமைப்பை (தடிமனான சந்தி, பின்புற ஒளியூட்டப்பட்ட, கலப்பு ஈடுசெய்தல்) மேம்படுத்துவதன் மூலமும், 50 V தணிப்புச் சுற்றைப் புதுமைப்படுத்துவதன் மூலமும், இந்த ஆய்வு சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஒற்றை-ஃபோட்டான் கண்டறியும் கருவியின் PDE-ஐ 84.4% என்ற புதிய உயரத்திற்கு வெற்றிகரமாக உயர்த்தியுள்ளது. வணிக ரீதியான தயாரிப்புகளுடன் ஒப்பிடுகையில், இதன் விரிவான செயல்திறன் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளது. இது, மிக அதிக செயல்திறன் மற்றும் நெகிழ்வான செயல்பாடு தேவைப்படும் குவாண்டம் தொடர்பு, குவாண்டம் கணினி மற்றும் உயர்-உணர்திறன் படமாக்கல் போன்ற பயன்பாடுகளுக்கு நடைமுறைத் தீர்வுகளை வழங்குகிறது. இந்தப் பணி, சிலிக்கான் அடிப்படையிலான மேலும் வளர்ச்சிக்கு ஒரு உறுதியான அடித்தளத்தை அமைத்துள்ளது.ஒற்றை-ஃபோட்டான் கண்டறிப்பான்தொழில்நுட்பம்.