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中科大在InGaAs（砷化銦鎵HMDS真空烘箱）單光子探測器芯技術(shù)有重要突破
來源:電子工程技術(shù)領(lǐng)域期刊Journal of Lightwave Technology。 | 作者:雋思半導(dǎo)體設(shè)備部 | 發(fā)布時(shí)間: 2022-05-27 | 543 次瀏覽 | 分享到:

近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)光學(xué)與光學(xué)工程系教授王亮課題組設(shè)計(jì)并制備的InGaAs（砷化銦鎵HMDS真空烘箱））單光子探測器芯片取得了重要進(jìn)展。


前述團(tuán)隊(duì)通過設(shè)計(jì)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(jì)數(shù)的單光子探測器芯片的全自主化設(shè)計(jì)與制備，實(shí)現(xiàn)了單光子探測器芯片的全國產(chǎn)化，為解決我國前沿科技問題邁進(jìn)了重要一步。


基于InGaAs（砷化銦鎵HMDS真空烘箱）材料的半導(dǎo)體單光子雪崩二極管（SPAD）具有單光子級別的高靈敏度、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(diǎn)。


前述優(yōu)點(diǎn)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)揮著重要作用，具有民用、商用以及軍用價(jià)值。


中科大團(tuán)隊(duì)通過調(diào)整MOCVD的溫度、V/III比、摻雜濃度等生長參數(shù)，實(shí)現(xiàn)低缺陷密度和高摻雜精度的外延結(jié)構(gòu)生長。其中，MOCVD是在氣相外延生長（VPE）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型氣相外延生長技術(shù)。


(a) SPAD的器件結(jié)構(gòu)示意圖，(b) 12μm窗口的超低暗計(jì)數(shù)SPAD芯片及測試結(jié)果


團(tuán)隊(duì)在SPAD器件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出并設(shè)計(jì)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。其制備的12μm（微米）窗口的低暗計(jì)數(shù)SPAD，在溫度233K（開氏度）及10%的探測效率下具有127Hz（赫茲）的超低本征暗計(jì)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)用的單光子探測使用需求，并可替代進(jìn)口器件。