美國(guó)弗吉尼亞大學(xué)（the University of Virginia，UVA）和德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校（University of Texas-Austin）電氣和計(jì)算機(jī)系的工程師研發(fā)了一款雪崩光電二極管，實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的性能，有能力變革下一代夜視成像和激光雷達(dá)的接收器。對(duì)于激光雷達(dá)而言，該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的低噪聲、兩微米雪崩光電二極管能夠?qū)崿F(xiàn)功率更高的操作，而且其操作對(duì)人眼而言，非常安全。
此次取得突破性成果源于UVA大學(xué)電氣和計(jì)算機(jī)工程系Joe C. Campbell 和教授Lucien Carr III與UT-Austin大學(xué)Seth R. Bank教授的多年合作。Andrew H. Jones（Campbell的2020級(jí)博士研究生）和Stephen D. March（Bank教授研究小組的博士生）也參與了該項(xiàng)研究，而且該項(xiàng)目由美國(guó)國(guó)防高級(jí)計(jì)劃局和陸軍研究辦公室提供資助。
該團(tuán)隊(duì)在Bank教授先進(jìn)半導(dǎo)體外延實(shí)驗(yàn)室（Advanced Semiconductor Epitaxy）制造了具備新穎光學(xué)和電子特性的數(shù)字合金，采用分子光束外延來(lái)讓該合金（由鋁、銦、砷和銻制成）生長(zhǎng)，從而讓其結(jié)合了長(zhǎng)波長(zhǎng)的靈敏度、超低噪聲以及實(shí)現(xiàn)弱暗電流所需的設(shè)計(jì)靈活性等特性，而現(xiàn)有的低噪聲雪崩光電二極管材料技術(shù)目前并不具備此種靈活性。
Bank表示：“我們能夠?qū)⒕w的生長(zhǎng)過(guò)程控制至單原子尺度，因而讓我們能夠合成自然界所不能合成的晶體，同時(shí)還能夠設(shè)計(jì)出一種完美的晶體，結(jié)合了高效光探測(cè)性能所需的基本材料特性?！?/P>
該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的雪崩光電二極管是一個(gè)理想的解決方案，適用于緊湊型、高靈敏度激光雷達(dá)接收器。機(jī)器人、自動(dòng)駕駛車(chē)輛、廣域監(jiān)控和地形測(cè)繪等激光雷達(dá)應(yīng)用都需要高分辨率的傳感器，能夠探測(cè)到從遠(yuǎn)處物體反射回來(lái)的、被大大衰減的光學(xué)信號(hào)。然而，下一代激光雷達(dá)系統(tǒng)的普及受到用眼安全的限制，因?yàn)榧す夤β试礁撸瑢?duì)眼睛造成傷害的風(fēng)險(xiǎn)就越大。
Campbell表示：“對(duì)于激光雷達(dá)系統(tǒng)而言，兩微米視窗非常完美，對(duì)眼睛來(lái)說(shuō)很安全，還擴(kuò)大了探測(cè)范圍。我可以預(yù)見(jiàn)，新款雪崩光電二極管會(huì)影響很多受益于高靈敏度探測(cè)器的關(guān)鍵技術(shù)?！?/P>
目前，該項(xiàng)研究被轉(zhuǎn)移至英國(guó)半導(dǎo)體公司IQE（為鑄造業(yè)務(wù)服務(wù)）和美國(guó)航空航天制造廠(chǎng)商洛克希德馬?。↙ockheed Martin），以研發(fā)具備讀出電路的光電二極管陣列。未來(lái)，這兩所大學(xué)將集中讓該雪崩光電二極管能夠在近室溫的條件下實(shí)現(xiàn)低噪聲操作，將工作波長(zhǎng)進(jìn)一步擴(kuò)展至紅外，并將其靈敏度提高至單光子水平。
（轉(zhuǎn)載）
