ସିଙ୍ଗଲ୍-ଫୋଟନ୍ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର80% ଦକ୍ଷତା ବାଧାକୁ ଅତିକ୍ରମ କରିସାରିଛି।
ସିଙ୍ଗଲ୍-ଫୋଟନ୍ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟରସେମାନଙ୍କର କମ୍ପାକ୍ଟ ଏବଂ କମ ମୂଲ୍ୟର ସୁବିଧା ଯୋଗୁଁ କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ଫଟୋନିକ୍ସ ଏବଂ ସିଙ୍ଗଲ୍-ଫୋଟନ୍ ଇମେଜିଂ କ୍ଷେତ୍ରରେ ବହୁଳ ଭାବରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ, କିନ୍ତୁ ସେମାନେ ନିମ୍ନଲିଖିତ ବୈଷୟିକ ଅସୁବିଧାର ସମ୍ମୁଖୀନ ହୁଅନ୍ତି।
ବର୍ତ୍ତମାନର ବୈଷୟିକ ସୀମାବଦ୍ଧତା
1.CMOS ଏବଂ ପତଳା-ସଂଯୋଗ SPAD: ଯଦିଓ ସେମାନଙ୍କର ଉଚ୍ଚ ସମନ୍ୱୟ ଏବଂ କମ୍ ସମୟ ଜିଟର ଅଛି, ଅବଶୋଷଣ ସ୍ତର ପତଳା (କିଛି ମାଇକ୍ରୋମିଟର), ଏବଂ PDE ନିକଟ-ଅନ୍ତରାଳ ଅଞ୍ଚଳରେ ସୀମିତ, 850 nm ରେ କେବଳ 32% ସହିତ।
2. ଘନ-ସଂଯୋଗ SPAD: ଏଥିରେ ଦଶ ମାଇକ୍ରୋମିଟର ଘନ ଏକ ଅବଶୋଷଣ ସ୍ତର ରହିଛି। ବାଣିଜ୍ୟିକ ଉତ୍ପାଦଗୁଡ଼ିକର PDE ପ୍ରାୟ 70% 780 nm ରେ ଥାଏ, କିନ୍ତୁ 80% ଭେଦ କରିବା ଅତ୍ୟନ୍ତ ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜିଂ।
3. ସର୍କିଟ୍ ସୀମା ପଢ଼ନ୍ତୁ: ଘନ-ଜଙ୍କସନ୍ SPAD ପାଇଁ ଉଚ୍ଚ ହିମସ୍ଖଳନ ସମ୍ଭାବନା ସୁନିଶ୍ଚିତ କରିବା ପାଇଁ 30V ରୁ ଅଧିକ ଓଭରବାୟାସ୍ ଭୋଲଟେଜ୍ ଆବଶ୍ୟକ। ପାରମ୍ପରିକ ସର୍କିଟ୍ରେ 68V ର ଏକ କ୍ୱେନଚିଂ ଭୋଲଟେଜ୍ ସହିତ ମଧ୍ୟ, PDE କେବଳ 75.1% ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ବୃଦ୍ଧି କରାଯାଇପାରିବ।
ସମାଧାନ
SPAD ର ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀ ଗଠନକୁ ଅପ୍ଟିମାଇଜ୍ କରନ୍ତୁ। ପଛ-ଆଲୋକିତ ଡିଜାଇନ୍: ସିଲିକନରେ ଘଟଣା ଫୋଟନ୍ ଘାତକ ଭାବରେ କ୍ଷୟ ହୁଏ। ପଛ-ଆଲୋକିତ ଗଠନ ନିଶ୍ଚିତ କରେ ଯେ ଅଧିକାଂଶ ଫୋଟନ୍ ଶୋଷଣ ସ୍ତରରେ ଶୋଷିତ ହୁଏ, ଏବଂ ଉତ୍ପନ୍ନ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ହିମସ୍ଖଳନ ଅଞ୍ଚଳରେ ପ୍ରବେଶ କରାଏ। କାରଣ ସିଲିକନରେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ର ଆୟନାଇଜେସନ୍ ହାର ଗାତ ଅପେକ୍ଷା ଅଧିକ, ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ଇଞ୍ଜେକ୍ସନ୍ ହିମସ୍ଖଳନର ଅଧିକ ସମ୍ଭାବନା ପ୍ରଦାନ କରେ। ଡୋପିଂ କ୍ଷତିପୂରଣ ହିମସ୍ଖଳନ କ୍ଷେତ୍ର: ବୋରନ୍ ଏବଂ ଫସଫରସ୍ ର ନିରନ୍ତର ପ୍ରସାରଣ ପ୍ରକ୍ରିୟା ବ୍ୟବହାର କରି, ଅଗଭୀର ଡୋପିଂକୁ କମ୍ ସ୍ଫଟିକ ତ୍ରୁଟି ସହିତ ଗଭୀର ଅଞ୍ଚଳରେ ବୈଦ୍ୟୁତିକ କ୍ଷେତ୍ରକୁ କେନ୍ଦ୍ରିତ କରିବା ପାଇଁ କ୍ଷତିପୂରଣ ଦିଆଯାଏ, ଯାହା ପ୍ରଭାବଶାଳୀ ଭାବରେ DCR ପରି ଶବ୍ଦକୁ ହ୍ରାସ କରେ।
2. ଉଚ୍ଚ-କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମତା ପଠନ ସର୍କିଟ୍। 50V ଉଚ୍ଚ ଆମ୍ପ୍ଲିଚ୍ୟୁଡ୍ କ୍ୱେନଚିଂ ଦ୍ରୁତ ଅବସ୍ଥା ପରିବର୍ତ୍ତନ; ମଲ୍ଟିମୋଡାଲ୍ କାର୍ଯ୍ୟ: FPGA ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କ୍ୱେନଚିଂ ଏବଂ ରିସେଟ୍ ସିଗନାଲଗୁଡ଼ିକୁ ମିଶ୍ରଣ କରି, ମୁକ୍ତ କାର୍ଯ୍ୟ (ସିଗନାଲ ଟ୍ରିଗର), ଗେଟିଂ (ବାହ୍ୟ GATE ଡ୍ରାଇଭ୍), ଏବଂ ହାଇବ୍ରିଡ୍ ମୋଡ୍ ମଧ୍ୟରେ ନମନୀୟ ସ୍ୱିଚିଂ ହାସଲ କରାଯାଏ।
3. ଡିଭାଇସ୍ ପ୍ରସ୍ତୁତି ଏବଂ ପ୍ୟାକେଜିଂ। ଏକ ପ୍ରଜାପତି ପ୍ୟାକେଜ୍ ସହିତ SPAD ୱେଫର ପ୍ରକ୍ରିୟା ଗ୍ରହଣ କରାଯାଇଛି। SPAD କୁ AlN କ୍ୟାରିଅର ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ସହିତ ବନ୍ଧା ହୋଇଛି ଏବଂ ଥର୍ମୋଇଲେକ୍ଟ୍ରିକ୍ କୁଲର (TEC) ରେ ଭୂଲମ୍ବ ଭାବରେ ସ୍ଥାପିତ କରାଯାଇଛି, ଏବଂ ଏକ ଥର୍ମିଷ୍ଟର ମାଧ୍ୟମରେ ତାପମାତ୍ରା ନିୟନ୍ତ୍ରଣ ହାସଲ କରାଯାଇଛି। ଦକ୍ଷ ସଂଯୋଗ ହାସଲ କରିବା ପାଇଁ ମଲ୍ଟିମୋଡ୍ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଫାଇବରଗୁଡ଼ିକୁ SPAD କେନ୍ଦ୍ର ସହିତ ସଠିକ୍ ଭାବରେ ସଂଯୁକ୍ତ କରାଯାଇଛି।
୪. କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା କାଲିବ୍ରେସନ୍। ୭୮୫ nm ପିକୋସେକେଣ୍ଡ ପଲ୍ସଡ୍ ଲେଜର ଡାଏଡ୍ (୧୦୦ kHz) ଏବଂ ଏକ ଟାଇମ୍-ଡିଜିଟାଲ୍ କନଭର୍ଟର (TDC, ୧୦ ps ରିଜୋଲ୍ୟୁସନ୍) ବ୍ୟବହାର କରି କାଲିବ୍ରେସନ୍ କରାଯାଇଥିଲା।
ସାରାଂଶ
SPAD ଗଠନକୁ ଅପ୍ଟିମାଇଜ୍ କରି (ଘୁ ଜଙ୍କସନ, ବ୍ୟାକ୍-ଇଲୁମିନେଟେଡ୍, ଡୋପିଂ କ୍ଷତିପୂରଣ) ଏବଂ 50 V କ୍ୱେନଚିଂ ସର୍କିଟ୍ ନୂତନୀକରଣ କରି, ଏହି ଅଧ୍ୟୟନ ସିଲିକନ୍-ଆଧାରିତ ସିଙ୍ଗଲ୍-ଫୋଟନ୍ ଡିଟେକ୍ଟରର PDEକୁ 84.4% ର ଏକ ନୂତନ ଉଚ୍ଚତାକୁ ସଫଳତାର ସହିତ ଠେଲି ଦେଇଛି। ବାଣିଜ୍ୟିକ ଉତ୍ପାଦଗୁଡ଼ିକ ତୁଳନାରେ, ଏହାର ବ୍ୟାପକ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତାକୁ ଉଲ୍ଲେଖନୀୟ ଭାବରେ ବୃଦ୍ଧି କରାଯାଇଛି, ଯାହା କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ଯୋଗାଯୋଗ, କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ କମ୍ପ୍ୟୁଟିଂ ଏବଂ ଉଚ୍ଚ-ସମ୍ବେଦନଶୀଳତା ଇମେଜିଂ ଭଳି ପ୍ରୟୋଗ ପାଇଁ ବ୍ୟବହାରିକ ସମାଧାନ ପ୍ରଦାନ କରେ ଯାହା ପାଇଁ ଅଲ୍ଟ୍ରା-ଉଚ୍ଚ ଦକ୍ଷତା ଏବଂ ନମନୀୟ କାର୍ଯ୍ୟ ଆବଶ୍ୟକ। ଏହି କାର୍ଯ୍ୟ ସିଲିକନ୍-ଆଧାରିତର ଆହୁରି ବିକାଶ ପାଇଁ ଏକ ଦୃଢ଼ ମୂଳଦୁଆ ସ୍ଥାପନ କରିଛି।ସିଙ୍ଗଲ୍-ଫୋଟନ୍ ଡିଟେକ୍ଟର୍ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା।
ପୋଷ୍ଟ ସମୟ: ଅକ୍ଟୋବର-୨୮-୨୦୨୫