用于光子计数的InGaAs/InPSPAD设计

重点研究了InGaAs/InPSPAD的隧道贯穿电场、雪崩击穿电场、雪崩宽度与过偏电压的关系,提出了过偏电压的计算方法.分析了InGaAs/InPSPAD的基本特性即探测效率、暗计数率与其过偏电压、工作温度、量子效率、电场分布的依赖关系,提出了一种单光子InGaAs雪崩二极管的设计方法.设计制作了InGaAs/InPSPAD,并在门控淬灭模式下进行了单光子探测实验.结果表明:对于Φ200μm的SPAD,在过偏2V、温度-40℃条件下,探测效率(PDE)>20%(1550nm)、暗计数率(DCR)Φ20kHz;对于Φ50μm的SPAD,在过偏2.5V、温度-40℃条件下,探测效率(PDE)>23%(1550nm)、暗计数率(DCR)2kHz.最后对实验结果进行了分析和讨论.