大動(dòng)態(tài)范圍外延電阻淬滅型硅光電倍增器
發(fā)布時(shí)間：2021-07-15 08:44
外延電阻淬滅型硅光電倍增器（EQR SiPM）的特點(diǎn)是利用硅襯底外延層來(lái)制作器件淬滅電阻。為了進(jìn)一步提高大動(dòng)態(tài)范圍EQR SiPM的光子探測(cè)效率,并且解決填充因子較低和增益較小等問(wèn)題,在前期研究工作的基礎(chǔ)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(guò)改變EQR SiPM的微單元尺寸優(yōu)化填充因子,有效提高了探測(cè)效率與增益;其微單元密度分別是4 400個(gè)/mm2和23 200個(gè)/mm2,依然保持著較大的動(dòng)態(tài)范圍。室溫條件下（20℃）,工作在5 V過(guò)偏壓的EQR SiPM至少可分辨13個(gè)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(zhǎng)下的峰值光探測(cè)效率分別達(dá)到40%和34%。
【文章來(lái)源】：光學(xué)精密工程. 2020,28(03)北大核心EICSCD
【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)
【部分圖文】：
EQR SiPM的結(jié)構(gòu)示意圖
SiPM管芯通過(guò)銀漿貼片、壓焊金絲等手段封裝在TO管殼的中間位置,其實(shí)物照片如圖2所示。圖3是表征SiPM各項(xiàng)參數(shù)的基本實(shí)驗(yàn)裝置。除溫度系數(shù)以外,其他參數(shù)表征的實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度均為20 ℃。
圖3是表征SiPM各項(xiàng)參數(shù)的基本實(shí)驗(yàn)裝置。除溫度系數(shù)以外,其他參數(shù)表征的實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度均為20 ℃。Keithley SMU為SiPM提供反向工作電壓,同時(shí)作為電流表測(cè)量反向電流,最終得到SiPM的電流-電壓關(guān)系(I-V曲線)。無(wú)光照環(huán)境中,SiPM的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)NDL-AMP-40-1型號(hào)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(hào),從而得到暗計(jì)數(shù)率(Dark Count Rate,DCR)和光學(xué)串話隨過(guò)偏壓的關(guān)系。對(duì)于關(guān)聯(lián)噪聲以及微單元的恢復(fù)時(shí)間則是通過(guò)數(shù)字示波器(LeCroy WaveRunner 640Zi)采集1 ms時(shí)間序列上的信號(hào),根據(jù)關(guān)聯(lián)噪聲與初始暗計(jì)數(shù)產(chǎn)生機(jī)制的不同導(dǎo)致其時(shí)間分布上的差異,利用Matlab程序進(jìn)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(jīng)532 nm濾波片入射在EQR SiPM的表面,并輸出同步觸發(fā)信號(hào),利用力科示波器對(duì)SiPM響應(yīng)輸出信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,從而得到輸出信號(hào)的面積分布譜,可以表征SiPM的單光子分辨能力,進(jìn)一步計(jì)算得到SiPM的增益。利用光子計(jì)數(shù)法測(cè)量PDE,是將氙燈光源輸出的光束經(jīng)過(guò)單色儀通入到積分球中,經(jīng)過(guò)積分球輸出兩路強(qiáng)度和光斑大小相同的單色光,分別入射到用于定標(biāo)的PIN和EQR SiPM表面,并根據(jù)器件的光響應(yīng)計(jì)算其探測(cè)效率。
【參考文獻(xiàn)】：
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(quán),江加麗,李佰成,王瑞恒,梁琨,楊茹,韓德俊. 光子學(xué)報(bào). 2017(04)
[3]SiPM陣列電子特性建模和三維測(cè)深儀前端電子學(xué)優(yōu)化[J]. 聶瑞杰,徐智勇,張啟衡,王華闖,程華. 光學(xué)精密工程. 2012(08)
本文編號(hào)：3285380
【文章來(lái)源】：光學(xué)精密工程. 2020,28(03)北大核心EICSCD
【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)
【部分圖文】：
EQR SiPM的結(jié)構(gòu)示意圖
SiPM管芯通過(guò)銀漿貼片、壓焊金絲等手段封裝在TO管殼的中間位置,其實(shí)物照片如圖2所示。圖3是表征SiPM各項(xiàng)參數(shù)的基本實(shí)驗(yàn)裝置。除溫度系數(shù)以外,其他參數(shù)表征的實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度均為20 ℃。
圖3是表征SiPM各項(xiàng)參數(shù)的基本實(shí)驗(yàn)裝置。除溫度系數(shù)以外,其他參數(shù)表征的實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度均為20 ℃。Keithley SMU為SiPM提供反向工作電壓,同時(shí)作為電流表測(cè)量反向電流,最終得到SiPM的電流-電壓關(guān)系(I-V曲線)。無(wú)光照環(huán)境中,SiPM的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)NDL-AMP-40-1型號(hào)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(hào),從而得到暗計(jì)數(shù)率(Dark Count Rate,DCR)和光學(xué)串話隨過(guò)偏壓的關(guān)系。對(duì)于關(guān)聯(lián)噪聲以及微單元的恢復(fù)時(shí)間則是通過(guò)數(shù)字示波器(LeCroy WaveRunner 640Zi)采集1 ms時(shí)間序列上的信號(hào),根據(jù)關(guān)聯(lián)噪聲與初始暗計(jì)數(shù)產(chǎn)生機(jī)制的不同導(dǎo)致其時(shí)間分布上的差異,利用Matlab程序進(jìn)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(jīng)532 nm濾波片入射在EQR SiPM的表面,并輸出同步觸發(fā)信號(hào),利用力科示波器對(duì)SiPM響應(yīng)輸出信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,從而得到輸出信號(hào)的面積分布譜,可以表征SiPM的單光子分辨能力,進(jìn)一步計(jì)算得到SiPM的增益。利用光子計(jì)數(shù)法測(cè)量PDE,是將氙燈光源輸出的光束經(jīng)過(guò)單色儀通入到積分球中,經(jīng)過(guò)積分球輸出兩路強(qiáng)度和光斑大小相同的單色光,分別入射到用于定標(biāo)的PIN和EQR SiPM表面,并根據(jù)器件的光響應(yīng)計(jì)算其探測(cè)效率。
【參考文獻(xiàn)】：
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(quán),江加麗,李佰成,王瑞恒,梁琨,楊茹,韓德俊. 光子學(xué)報(bào). 2017(04)
[3]SiPM陣列電子特性建模和三維測(cè)深儀前端電子學(xué)優(yōu)化[J]. 聶瑞杰,徐智勇,張啟衡,王華闖,程華. 光學(xué)精密工程. 2012(08)
本文編號(hào)：3285380
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3285380.html
最近更新
教材專著
