單光子雪崩二極管是單光子探測(cè)器的核心器件之一,可用于檢測(cè)光信號(hào)。隨著光電探測(cè)技術(shù)的日趨成熟,基于180nm CMOS工藝的單光雪崩二極管具有響應(yīng)速度快、功耗低、體積小、批量生產(chǎn)以及易于集成的特點(diǎn),一直以來都受到科學(xué)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(xué)X線照相（NIROT）、早期疾病檢測(cè)和醫(yī)學(xué)診斷、拉曼光譜等多個(gè)領(lǐng)域。硅（Si）作為單光子雪崩二極管的普遍材料,可以探測(cè)波長(zhǎng)在300nm～1100nm范圍的光信號(hào)。但由于硅材料本身性質(zhì)的影響,導(dǎo)致器件整體光子探測(cè)效率不高,特別是對(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)范圍內(nèi),光的吸收并不理想。如何通過結(jié)構(gòu)創(chuàng)新改善單光子雪崩二極管波長(zhǎng)探測(cè)情況成為如今研究的重點(diǎn)。首先,本文對(duì)單光子雪崩二極管的工作原理進(jìn)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(yīng)、雪崩發(fā)生率、光子探測(cè)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(jié)構(gòu),分析各自結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)與不足。然后,提出了一種具有雙電荷層結(jié)構(gòu)的單光子雪崩二極管。P+區(qū)域?yàn)楣馕諈^(qū),主PN結(jié)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(xué)浙江省

【文章頁(yè)數(shù)】：65 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

PMT與SPAD圖像掃描對(duì)比

(a)PN圖光電效

(b)能帶圖

【參考文獻(xiàn)】：
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(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（英文）[J]. 金湘亮,曹燦,楊紅姣.  紅外與毫米波學(xué)報(bào). 2018(01)
[2]基于標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的非接觸式保護(hù)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(xué)報(bào). 2018(01)
[3]高光電探測(cè)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(xué)報(bào). 2017(08)
[4]500V溝槽陽(yáng)極LIGBT的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[J]. 邵雷,李婷,陳宇賢,王穎.  北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(08)
[5]光電效應(yīng)物理演示實(shí)驗(yàn)儀器的研究與設(shè)計(jì)[J]. 林曉瓏,何春鳳,馮毅,余成龍.  物理實(shí)驗(yàn). 2011(12)
[6]蓋革模式APD陣列激光雷達(dá)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)
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碩士論文
[1]基于硅和鍺的新型APD結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究[D]. 魏佳童.哈爾濱工程大學(xué) 2016
[2]應(yīng)用于FLIM的SPAD圖像傳感器關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王鑫磊.天津大學(xué) 2016
[3]一種高速度高密度的單光子雪崩二極管探測(cè)器的研究與設(shè)計(jì)[D]. 趙菲菲.南京郵電大學(xué) 2013
[4]基于雪崩二極管的通訊波段單光子探測(cè)器技術(shù)研究[D]. 李璐.天津大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3550841