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中國科大?InGaAs單光子探測芯片設(shè)計制造領(lǐng)域重要進展

發(fā)表于:2022-05-30 來源:半導體產(chǎn)業(yè)網(wǎng) 編輯:
中國科學技術(shù)大學光學與光學工程系王亮教授課題組設(shè)計并制備的InGaAs單光子探測器芯片取得重大進展。該研究團隊通過設(shè)計金屬—分布式布拉格反射器優(yōu)化單光子探測器芯片的光學性能,完成低本征暗計數(shù)的單光子探測器芯片的全自主化設(shè)計與制備,實現(xiàn)了單光子探測器芯片的全國產(chǎn)化,為解決國家亟需的前沿科技問題邁進了重要一步。相關(guān)研究成果以“High performance InGaAs/InP single-photon avalanche diode usingDBR-metal reflector and backside micro-lens”為題,在線發(fā)表在電子工程技術(shù)領(lǐng)域的知名期刊Journal of Lightwave Technology上。
 
基于InGaAs材料的半導體單光子雪崩二極管(SPAD)具有單光子級別高靈敏度、短波紅外波段的人眼安全、大氣窗口波段低損耗、穿透霧霾、低功耗、小尺寸、易于集成等優(yōu)秀特點。這些優(yōu)點使 SPAD在量子信息技術(shù)、主被動的焦平面探測器、城市測繪、激光雷達等多個領(lǐng)域均發(fā)揮著巨大的作用,具有極大的民用、商用以及軍用價值。
 
王亮教授研究團隊通過調(diào)整MOCVD的溫度、V/III比、摻雜濃度等生長參數(shù)實現(xiàn)低缺陷密度和高摻雜精度的外延結(jié)構(gòu)生長。在SPAD器件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出并設(shè)計了新型的寬譜(全光通信波段)全反射鏡,即金屬—分布式布拉格反射鏡用以提升SPAD芯片的光電吸收效率。研究團隊所制備的12μm窗口的低暗計數(shù)SPAD,在溫度233K及 10%的探測效率下具有127 Hz的超低本征暗計數(shù),比國外同類產(chǎn)品低一個量級,擁有更優(yōu)的器件性能,此芯片可滿足量子通信等應(yīng)用的單光子探測的使用需求并可替代進口器件。
 
 
圖1(a)SPAD的器件結(jié)構(gòu)示意圖(b)12μm窗口的超低暗計數(shù)SPAD芯片及測試結(jié)果
 
中國科學技術(shù)大學光學與光學工程系王亮教授為該論文的通訊作者,博士研究生張博健為該論文的第一作者。本項研究得到國家科技部、國家自然科學基金委和安徽省科技廳的資助,也得到了中國科大物理學院、中國電子科技集團第13研究所、中國科大微納研究與制造中心、中國科學院量子信息重點實驗室的支持。
 
論文鏈接:https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9720212
 
 
來源:中國科學技術(shù)大學
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