高增益自熄灭单光子探测器的基础性研究

本课题针对单光子级的超快和弱光信号探测的需求，以发展适用于量子信息和生物领域应用的单光子探测器件为目标，分析了目前作为单光子探测重要器件的单光子探测器（SPAD）普遍存在的物理问题：增益低，暗电流大，需要外加熄灭电路，难于制备性能均匀的单光子探测器阵列等，提出了高增益自熄灭单光子探测器的物理结构，由于采用了纳米尺寸的雪崩区结构，和电荷收集电场设计，与现有的APD、CCD、APS等相比，具有高增益，适合弱光探测；自熄灭，大大降低成本；易于制备面阵的优点。基于我们的前期理论计算结果，本课题的开展，将通过器件结构的设计和关键工艺的优化，探索器件结构与性能的内在关联，揭示器件高增益和自熄灭的物理根源，制备出增益大于100000的Si基单光子探测器的原型器件，为高性能Si基SPAD面阵器件在单光子探测系统的应用奠定基础。