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新型雪崩光电二极管可实现对眼睛安全的高功率操作

发布时间: 2020-06-20 08:52:53   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:

  近日,弗吉尼亚大学和德克萨斯大学奥斯汀分校的电气和计算机工程师已经开发出一种雪崩光电二极管,该雪崩光电二极管的性能达到了创纪录的水平,并有望改变下一代夜视成像和光检测与测距(激光雷达)接收器。对于激光雷达,该团队的低噪声、两微米雪崩光电二极管可实现对眼睛安全的高功率操作。 

  

  图1 雪崩光电二极管的外延截面设计

  该团队利用了Bank实验室为先进半导体外延技术制造的一种数字合金的新颖光学和电学特性。Bank采用分子束外延生长铝、铟、砷、锑合金。该合金结合了长波长灵敏度、超低噪声和实现低暗电流所需的设计灵活性,而现有的低噪声雪崩光电二极管材料技术无法提供这种灵活性。Bank说:“我们将晶体生长过程控制在单原子尺度的能力,使我们能够合成自然界所禁止的晶体,并将它们设计成同时具备高效光电探测所必需的基本材料特性的理想组合。” 该团队的雪崩光电二极管是小型高灵敏度激光雷达接收器的理想解决方案。许多激光雷达应用,如机器人、自动车辆、广域监视和地形测绘,都需要高分辨率的传感器,能够探测到从远处物体反射的衰减很大的光信号。然而,眼睛安全限制了这些下一代激光雷达系统的应用,因为需要更高的激光功率会增加眼睛受损的风险。   

  Bank说:“2微米的视窗是激光雷达系统的理想选择,因为它被认为对眼睛是安全的,可以扩大探测范围。可以预见,我们的雪崩光电二极管会影响许多从高灵敏度探测器中受益的关键技术。”这项工作正在转移到IQE铸造服务公司和洛克希德马丁公司,以开发带有读出电路的光电二极管阵列。这两所大学未来的工作将集中在实现近室温下的低噪声运行,将工作波长进一步延伸到红外波段,并把灵敏度提升到单光子水平。  

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