双波峰响应CMOS单光子探测器的设计与优化

作     者：张维宇 汪洋 金湘亮 Zhang Weiyu;Wang Yang;Jin Xiangliang

作者机构：湖南师范大学物理与电子科学学院湖南长沙410081 

基　　金：国家自然科学基金(61827812) 湖湘高层次人才聚集工程(2019RS1037) 湖南省科技厅项目(2020GK2018,2019GK4016,2020RC1003) 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2021年第41卷第17期

页      码：18-23页

摘      要：随着科学技术的不断发展,单光子雪崩光电二极管(SPAD)在极弱光探测领域起着不可或缺的作用。但是,在需要同时进行可见光和红外光的应用场景下,单一波峰响应的SPAD往往独木难支,而采用多个单波峰器件又降低了整个系统的集成度。为解决这一问题,设计了一种分别在可见光区和红外光区响应的双波峰SPAD。为确保该器件能实现预期的功能,首先利用半导体工艺器件仿真软件(TCAD)来验证该器件的合理性,再通过搭建外部淬灭电路来测试SPAD的各项性能参数。测试结果显示,该器件的雪崩击穿电压为12.75 V。在22℃的室温条件下(过偏压为0.5 V),SPAD的光子探测概率在520 nm处达到32%,在840 nm处达到12%。此外,当过偏压为1 V时,其暗计数率(DCR)为1 kHz。因此,该SPAD能够实现对可见光及近红外光的双波峰探测,并且将DCR控制在一个较低的范围内。

主 题 词：单光子雪崩光电二极管 极弱光探测 雪崩击穿电压 光子探测概率 暗计数率 

学科分类：0809[工学-计算机类] 08[工学] 0803[工学-仪器类] 0811[工学-水利类] 0702[理学-物理学类] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/AOS202141.1704001

馆 藏 号：203105966...