中國科大在InGaAs單光子探測芯片設(shè)計制造領(lǐng)域取得重要進(jìn)展
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)光學(xué)與光學(xué)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(jìn)展。該研究團(tuán)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(xué)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(jìn)了重要一步。相關(guān)研究成果以“High performance InGaAs/InP single-photon avalanche diode using DBR-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(dǎo)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(dá)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(tuán)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(tuán)隊所制備的12μm窗口的低暗計數(shù)SPAD,在溫度233 K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(jìn)口器件。 |