Silicon Single-Photon Detector Achieving Over 84% Photon Detection Efficiency With Flexible Operation Modes
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Le résumé fourni par la source
Silicon single-photon detectors (Si SPDs) play a crucial role in detecting single photons in the visible spectrum. For various applications, photon detection efficiency (PDE) is the most critical characteristic for effectively collecting photons. Here, we present a Si SPD with a remarkable PDE of up to 84.4% at 785 nm, supporting multiple operation modes. We design and fabricate a thick-junction Si single-photon avalanche diode (SPAD) that enhances the avalanche probability through a backside-illumination structure, while minimizing noise through the design of a doping-compensated avalanche region. To maximize PDE, we implement a readout circuit with a 50 V quenching voltage, enabling operation in free-running, gating, or hybrid modes. The SPAD, along with its readout circuits and affiliated circuits, is integrated into a compact SPD module. In free-running mode, the module achieves a maximum PDE of 84.4%, with a dark count rate of 260 cps, and an afterpulse probability of 2.9% at 268 K. This work provides a practical solution for applications requiring ultra-high-efficiency Si SPD with multiple operation modes.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Silicon Single-Photon Detector Achieving Over 84% Photon Detection Efficiency With Flexible Operation Modes
- Date Crossref
- 01/09/2025
- Éditeur
- Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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University of Science and Technology of China Jinan Institute of Quantum Technology and CAS Center for Excellence in Quantum Information and Quantum Physics pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Hefei National Center for Physical Sciences at Nanoscale pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Jinan Institute of Quantum Technology pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale and School of Physical Sciences pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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CETC No. 44 Research Institute Department of Solid State Image Sensor pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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CETC No.44 Research Institute Department of Solid State Image Sensor pays non établi dans la noticeStructure de recherche
Jinan Institute of Quantum Technology and CAS Center for Excellence in Quantum Information and Quantum Physics — University of Science and Technology of China, Hefei National Center for Physical Sciences at Nanoscale et Jinan Institute of Quantum Technology, avec 3 autres affiliations.
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