Für die Einzelphotonen-Detektionstechnologie wurden zusätzlich zum herkömmlichen InP/InGaAs-SPAD auch neue Materialsysteme wie rauscharme Materialsysteme aus Sb-basierten digitalen Legierungen, Multimultiplikations-InP/InGaAs-SPAD unter Verwendung von Ionisationstechnik und InAlAs/InGaAs-SPAD entwickelt entwickelt. PAM-XIAMEN kann InP-basierte InGaAs/InAlAs-Epitaxiewafer für Einzelphotonendetektoren mit der folgenden spezifischen Struktur liefern:
1. MOCVD-gewachsene InP-basierte heteroepitaxiale Wafer für Einzelphotonendetektoren
PAM210918 – SPDE
Nr. 1 2-Zoll-SPD-Heteroepitaxie-Wafer
| Schicht Nr. | Material | Dicke (nm) | Dotierstoff | Dopingniveau (cm-3) |
| 8 | InxGa1-xAls | – | – | – |
| 7 | In0.52Al0.48Als | – | – | – |
| 6 | InxGa1-xAls | 50±3 | – | – |
| 5 | InP | – | – | – |
| 4 | InP | – | – | 6*1016±0,3*1016 |
| 3 | InGaAlAs (Gradient in der chemischen Zusammensetzung von InxGa1-xBezüglich InP: >3 Schritte) | – | – | – |
| 2 | InxGa1-xAls | – | Si | – |
| 1 | InP | – | – | – |
| 0 | InP-Substrat | 350 ± 25 um | S | – |
Nr. 2 3-Zoll-InP-basierte Epi-Struktur für SPD
| Schicht Nr. | Material | Dicke (nm) | Dotierstoff | Dopingniveau (cm-3) |
| 8 | InxGa1-xAls | – | – | 1,5*1019±0,1*1019 |
| 7 | In0.52Al0.48Als | – | – | – |
| 6 | InAlGaAs (numerischer Gradient in der chemischen Zusammensetzung von InxGa1-xWas In betrifft0.52Al0.48Als: > 13 Schritte) | – | – | – |
| 5 | InxGa1-xAls | 1700 ± 50 | – | – |
| 4 | InAlGaAs (numerischer Gradient in der chemischen Zusammensetzung von In0.52Al0.48Was In betrifftxGa1-xAls: > 13 Schritte) | – | – | – |
| 3 | In0.52Al0.48Als | – | C | – |
| 2 | In0.52Al0.48Als | – | – | – |
| 1 | In0.52Al0.48Als | – | – | – |
| 0 | InP-Substrat | 625 ± 25 um | S | – |
Nr. 3 3-Zoll-InP-Epitaxiestruktur für SPD
| Schicht Nr. | Material | Dicke (nm) | Dotierstoff | Dopingniveau (cm-3) |
| 9 | InxGa1-xAls | 50±3 | – | 1,5*1019±0,1*1019 |
| 8 | In0.52Al0.48Als | – | – | – |
| 7 | InAlGaAs (numerischer Gradient in der chemischen Zusammensetzung von InxGa1-xWas In betrifft0.52Al0.48Als: > 13 Schritte) | – | – | – |
| 6 | InxGa1-xAls | – | – | – |
| 5 | InAlGaAs (numerischer Gradient in der chemischen Zusammensetzung von In0.52Al0.48Was In betrifftxGa1-xAls: > 13 Schritte) | – | – | – |
| 4 | In0.52Al0.48Als | – | C | – |
| 3 | In0.52Al0.48Als | – | – | – |
| 2 | In0.52Al0.48Als | – | – | – |
| 1 | InxGa1-xAls | – | – | – |
| 0 | InP-Substrat | 625 ± 25 um | Halbisoliert | – |
2. Was ist ein Einzelphotonendetektor?
Der Einzelphotonendetektor basiert auf seiner extrem hohen Empfindlichkeit beim Erkennen und Zählen einzelner Photonen und seine Hauptfunktion besteht darin, optische Signale in elektrische Signale umzuwandeln. Das Funktionsprinzip des Einzelphotonendetektors basiert hauptsächlich auf dem photoelektrischen Effekt. Der photoelektrische Effekt besteht darin, dass die Zustandsänderung auftritt, nachdem die Photonen auf den Detektor einwirken, und die Photonen durch Messung von Änderungen in elektronischen Zuständen gemessen werden.
Derzeit umfassen die am häufigsten verwendeten SPDs hauptsächlich Photomultiplier Tube (PMT), Avalanche Photodiode (APD) und supraleitende Nanodraht-Einzelphotonendetektoren (SNSPD). Unter ihnen sind PMT und APD fotoelektrische Geräte der traditionellen Einzelphotonentechnologie. In den letzten Jahren sind mit der Entwicklung der optoelektronischen Detektionstechnologie und neuer Strukturen verschiedene neuartige optoelektronische Detektoren entstanden, darunter Einzelphotonendetektoren auf Quantenpunktbasis, Zähler für sichtbare Photonen, Einzelphotonendetektoren auf Frequenzhochkonversionsbasis und supraleitende Einzelphotonendetektoren.
3. InP-basierte Einzelphotonendetektoranwendungen
Einzelphotonendetektoren können extrem schwache Lichtsignale erkennen und weisen eine hohe Empfindlichkeit auf. In vielen optischen Bereichen sind Einzelphotonendetektionstechniken von entscheidender Bedeutung und werden in verschiedenen Bereichen häufig eingesetzt:
1) Quantenkommunikation: Im Bereich der Quantenkommunikation werden einzelne Photonen als Codierungs- und Übertragungsträger für Quantenüberlagerungszustände verwendet. Daher werden Einzelphotonendetektoren häufig als zentrale Detektionsgeräte von Quantenkommunikationssystemen verwendet.
2) Einzelphotonen-Laserentfernungsmessung: Im Bereich der Laserentfernungsmessung wird eine schmale Impulslasersequenz von einem Ziel ausgesendet, und Entfernungsinformationen können durch Aufzeichnen der Flugzeit des Lichtsignals hin und zurück zum Ziel bei bekannter Lichtgeschwindigkeit erhalten werden Bedingungen;
3) InP-basierte SPD können in ein einzelnes Fotodetektorarray umgewandelt werden, das in Bereichen wie der Laser-3D-Bildgebung, der 3D-Geländekartierung, der autonomen Navigation für unbemannte Fahrzeuge und der passiven Bildgebung in Umgebungen mit geringer Photonendichte eingesetzt wird.
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