大動態(tài)范圍外延電阻淬滅型硅光電倍增器
發(fā)布時間：2021-07-15 08:44
外延電阻淬滅型硅光電倍增器（EQR SiPM）的特點是利用硅襯底外延層來制作器件淬滅電阻。為了進一步提高大動態(tài)范圍EQR SiPM的光子探測效率,并且解決填充因子較低和增益較小等問題,在前期研究工作的基礎上研制出微單元尺寸分別為15μm和7μm的EQR SiPM,有源區(qū)面積均是1 mm×1 mm。通過改變EQR SiPM的微單元尺寸優(yōu)化填充因子,有效提高了探測效率與增益;其微單元密度分別是4 400個/mm2和23 200個/mm2,依然保持著較大的動態(tài)范圍。室溫條件下（20℃）,工作在5 V過偏壓的EQR SiPM至少可分辨13個光電子;15μm和7μm EQR SiPM的增益分別為5.1×105和1.1×105,在400 nm波長下的峰值光探測效率分別達到40%和34%。
【文章來源】：光學精密工程. 2020,28(03)北大核心EICSCD
【文章頁數】：7 頁
【部分圖文】：
EQR SiPM的結構示意圖
SiPM管芯通過銀漿貼片、壓焊金絲等手段封裝在TO管殼的中間位置,其實物照片如圖2所示。圖3是表征SiPM各項參數的基本實驗裝置。除溫度系數以外,其他參數表征的實驗環(huán)境溫度均為20 ℃。
圖3是表征SiPM各項參數的基本實驗裝置。除溫度系數以外,其他參數表征的實驗環(huán)境溫度均為20 ℃。Keithley SMU為SiPM提供反向工作電壓,同時作為電流表測量反向電流,最終得到SiPM的電流-電壓關系(I-V曲線)。無光照環(huán)境中,SiPM的輸出信號經過NDL-AMP-40-1型號100倍放大器放大后被泰克示波器接收,并由Labview程序控制電腦采集示波器顯示的輸出信號,從而得到暗計數率(Dark Count Rate,DCR)和光學串話隨過偏壓的關系。對于關聯噪聲以及微單元的恢復時間則是通過數字示波器(LeCroy WaveRunner 640Zi)采集1 ms時間序列上的信號,根據關聯噪聲與初始暗計數產生機制的不同導致其時間分布上的差異,利用Matlab程序進行噪聲分析得到的[11-12]。另外,重頻為1 MHz、脈寬為100 ps的超連續(xù)譜光源經532 nm濾波片入射在EQR SiPM的表面,并輸出同步觸發(fā)信號,利用力科示波器對SiPM響應輸出信號進行統計分析,從而得到輸出信號的面積分布譜,可以表征SiPM的單光子分辨能力,進一步計算得到SiPM的增益。利用光子計數法測量PDE,是將氙燈光源輸出的光束經過單色儀通入到積分球中,經過積分球輸出兩路強度和光斑大小相同的單色光,分別入射到用于定標的PIN和EQR SiPM表面,并根據器件的光響應計算其探測效率。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]EQR SiPM with P-on-N diode configuration[J]. Jian-Quan Jia,Jia-Li Jiang,Kun Liang,Ru Yang,De-Jun Han. Nuclear Science and Techniques. 2019(08)
[2]高密度外延電阻淬滅硅光電倍增器研究[J]. 賈建權,江加麗,李佰成,王瑞恒,梁琨,楊茹,韓德俊. 光子學報. 2017(04)
[3]SiPM陣列電子特性建模和三維測深儀前端電子學優(yōu)化[J]. 聶瑞杰,徐智勇,張啟衡,王華闖,程華. 光學精密工程. 2012(08)
本文編號：3285380
【文章來源】：光學精密工程. 2020,28(03)北大核心EICSCD
【文章頁數】：7 頁
【部分圖文】：
EQR SiPM的結構示意圖
SiPM管芯通過銀漿貼片、壓焊金絲等手段封裝在TO管殼的中間位置,其實物照片如圖2所示。圖3是表征SiPM各項參數的基本實驗裝置。除溫度系數以外,其他參數表征的實驗環(huán)境溫度均為20 ℃。
圖3是表征SiPM各項參數的基本實驗裝置。除溫度系數以外,其他參數表征的實驗環(huán)境溫度均為20 ℃。Keithley SMU為SiPM提供反向工作電壓,同時作為電流表測量反向電流,最終得到SiPM的電流-電壓關系(I-V曲線)。無光照環(huán)境中,SiPM的輸出信號經過NDL-AMP-40-1型號100倍放大器放大后被泰克示波器接收,并由Labview程序控制電腦采集示波器顯示的輸出信號,從而得到暗計數率(Dark Count Rate,DCR)和光學串話隨過偏壓的關系。對于關聯噪聲以及微單元的恢復時間則是通過數字示波器(LeCroy WaveRunner 640Zi)采集1 ms時間序列上的信號,根據關聯噪聲與初始暗計數產生機制的不同導致其時間分布上的差異,利用Matlab程序進行噪聲分析得到的[11-12]。另外,重頻為1 MHz、脈寬為100 ps的超連續(xù)譜光源經532 nm濾波片入射在EQR SiPM的表面,并輸出同步觸發(fā)信號,利用力科示波器對SiPM響應輸出信號進行統計分析,從而得到輸出信號的面積分布譜,可以表征SiPM的單光子分辨能力,進一步計算得到SiPM的增益。利用光子計數法測量PDE,是將氙燈光源輸出的光束經過單色儀通入到積分球中,經過積分球輸出兩路強度和光斑大小相同的單色光,分別入射到用于定標的PIN和EQR SiPM表面,并根據器件的光響應計算其探測效率。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]EQR SiPM with P-on-N diode configuration[J]. Jian-Quan Jia,Jia-Li Jiang,Kun Liang,Ru Yang,De-Jun Han. Nuclear Science and Techniques. 2019(08)
[2]高密度外延電阻淬滅硅光電倍增器研究[J]. 賈建權,江加麗,李佰成,王瑞恒,梁琨,楊茹,韓德俊. 光子學報. 2017(04)
[3]SiPM陣列電子特性建模和三維測深儀前端電子學優(yōu)化[J]. 聶瑞杰,徐智勇,張啟衡,王華闖,程華. 光學精密工程. 2012(08)
本文編號：3285380
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3285380.html
