單光子雪崩二極管是單光子探測器的核心器件之一,可用于檢測光信號。隨著光電探測技術的日趨成熟,基于180nm CMOS工藝的單光雪崩二極管具有響應速度快、功耗低、體積小、批量生產(chǎn)以及易于集成的特點,一直以來都受到科學界和工業(yè)界的高度重視。常被用于熒光壽命成像、近紅外光學X線照相（NIROT）、早期疾病檢測和醫(yī)學診斷、拉曼光譜等多個領域。硅（Si）作為單光子雪崩二極管的普遍材料,可以探測波長在300nm～1100nm范圍的光信號。但由于硅材料本身性質的影響,導致器件整體光子探測效率不高,特別是對長波長范圍內(nèi),光的吸收并不理想。如何通過結構創(chuàng)新改善單光子雪崩二極管波長探測情況成為如今研究的重點。首先,本文對單光子雪崩二極管的工作原理進行闡述,并描述單光子雪崩二極管的性能參數(shù):擊穿電壓、光譜響應、雪崩發(fā)生率、光子探測效率、量子效率等。列舉現(xiàn)有兩種創(chuàng)新型單光子雪崩二極管結構,分析各自結構優(yōu)點與不足。然后,提出了一種具有雙電荷層結構的單光子雪崩二極管。P+區(qū)域為光吸收區(qū),主PN結由P-charge/deep n-well接觸形成,邊緣p-/deep n-well接觸用于防止邊緣擊穿。deep n-... 

【文章來源】：杭州電子科技大學浙江省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

PMT與SPAD圖像掃描對比

(a)PN圖光電效

(b)能帶圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]高性能單光子雪崩二極管在180 nm CMOS工藝中的設計與實現(xiàn)（英文）[J]. 金湘亮,曹燦,楊紅姣.  紅外與毫米波學報. 2018(01)
[2]基于標準CMOS工藝的非接觸式保護環(huán)單光子雪崩二極管[J]. 吳佳駿,謝生,毛陸虹,朱帥宇.  光子學報. 2018(01)
[3]高光電探測效率CMOS單光子雪崩二極管器件[J]. 王巍,陳婷,李俊峰,何雍春,王冠宇,唐政維,袁軍,王廣.  光子學報. 2017(08)
[4]500V溝槽陽極LIGBT的設計與優(yōu)化[J]. 邵雷,李婷,陳宇賢,王穎.  北京工業(yè)大學學報. 2012(08)
[5]光電效應物理演示實驗儀器的研究與設計[J]. 林曉瓏,何春鳳,馮毅,余成龍.  物理實驗. 2011(12)
[6]蓋革模式APD陣列激光雷達的三維成像仿真[J]. 吳麗娟,李麗,任熙明.  紅外與激光工程. 2011(11)
[7]光子計數(shù)模式下的目標探測與成像[J]. 尹麗菊,陳錢,顧國華,周蓓蓓.  強激光與粒子束. 2011(03)
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碩士論文
[1]基于硅和鍺的新型APD結構設計與研究[D]. 魏佳童.哈爾濱工程大學 2016
[2]應用于FLIM的SPAD圖像傳感器關鍵技術研究[D]. 王鑫磊.天津大學 2016
[3]一種高速度高密度的單光子雪崩二極管探測器的研究與設計[D]. 趙菲菲.南京郵電大學 2013
[4]基于雪崩二極管的通訊波段單光子探測器技術研究[D]. 李璐.天津大學 2010



本文編號：3550841