論文の概要: High detection efficiency silicon single-photon detector with a
monolithic integrated circuit of active quenching and active reset
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.09595v1
- Date: Thu, 19 Nov 2020 00:26:12 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-23 17:22:07.320748
- Title: High detection efficiency silicon single-photon detector with a
monolithic integrated circuit of active quenching and active reset
- Title（参考訳）: アクティブクエンチとアクティブリセットの一様集積回路を用いた高検出効率シリコン単一光子検出器
- Authors: Yu-Qiang Fang, Kai Luo, Xing-Guo Gao, Gai-Qing Huo, Ang Zhong,
Peng-Fei Liao, Pu Pu, Xiao-Hui Bao, Yu-Ao Chen, Jun Zhang, and Jian-Wei Pan
- Abstract要約: 光子検出効率(PDE)は、シリコン単光子検出器(SPD)の最も重要なパラメータの1つである。
ここでは、アクティブクエンチングとアクティブリセットのモノリシック集積回路(AQAR)によるシリコンSPDのPDE向上のための実用的アプローチを提案する。
AQAR集積回路は、高分解電圧(250-450V)の厚いシリコン単光子アバランシェダイオード(SPAD)用に特別に設計されている。
AQAR集積回路を用いて、単光子カウントモジュール(SPCM)の商用製品から分解されたSPADを持つ2つのSPDを設計・特徴付ける。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.185292164511652
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Silicon single-photon detectors (SPDs) are key devices for detecting single
photons in the visible wavelength range. Photon detection efficiency (PDE) is
one of the most important parameters of silicon SPDs, and increasing PDE is
highly required for many applications. Here, we present a practical approach to
increase PDE of silicon SPD with a monolithic integrated circuit of active
quenching and active reset (AQAR). The AQAR integrated circuit is specifically
designed for thick silicon single-photon avalanche diode (SPAD) with high
breakdown voltage (250-450 V), and then fabricated via the process of
high-voltage 0.35-$\mu$m bipolarCMOS-DMOS. The AQAR integrated circuit
implements the maximum transition voltage of ~ 68 V with 30 ns quenching time
and 10 ns reset time, which can easily boost PDE to the upper limit by
regulating the excess bias up to a high enough level. By using the AQAR
integrated circuit, we design and characterize two SPDs with the SPADs
disassembled from commercial products of single-photon counting modules
(SPCMs). Compared with the original SPCMs, the PDE values are increased from
68.3% to 73.7% and 69.5% to 75.1% at 785 nm, respectively, with moderate
increases of dark count rate and afterpulse probability. Our approach can
effectively improve the performance of the practical applications requiring
silicon SPDs.
- Abstract（参考訳）: シリコン単一光子検出器(spd)は、可視波長域で単一光子を検出するための重要なデバイスである。
光子検出効率(PDE)はシリコンSPDの最も重要なパラメータの1つであり、多くのアプリケーションにおいてPDEの増加が要求される。
本稿では,アクティブクエンチングとアクティブリセット(AQAR)のモノリシック集積回路を用いたシリコンSPDのPDE向上のための実用的アプローチを提案する。
AQAR集積回路は、高分解電圧(250-450V)の厚いシリコン単光子アバランシェダイオード(SPAD)向けに特別に設計され、高電圧0.35-$\mu$mのバイポーラCMOS-DMOSで製造される。
AQAR集積回路は、30 nsの焼入れ時間と10 nsのリセット時間を有する約68 Vの最大遷移電圧を実装し、過剰バイアスを十分に高レベルに調整することで、PDEを上限まで容易に押し上げることができる。
AQAR集積回路を用いて、単光子カウントモジュール(SPCM)の商用製品から分解されたSPADを用いて2つのSPDを設計・特徴付ける。
元のscmと比較すると、pde値は68.3%から73.7%、69.5%から75.1%に、それぞれ785nmで上昇し、ダークカウント率とアフターパルス確率は緩やかに増加する。
本手法はシリコンSPDを必要とする実用アプリケーションの性能を効果的に向上させることができる。
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