重点研究了InGaAs/InP SPAD的隧道贯穿电场、雪崩击穿电场、雪崩宽度与过偏电压的关系,提出了过偏电压的计算方法。分析了InGaAs/InP SPAD的基本特性即探测效率、暗计数率与其过偏电压、工作温度、量子效率、电场分布的依赖关系,提出了一种单光子InGaAs雪崩二极管的设计方法。设计制作了InGaAs/InP SPAD,并在门控淬灭模式下进行了单光子探测实验。结果表明:对于Φ200 μm的SPAD,在过偏2 V、温度-40 ℃条件下,探测效率(PDE)>20%(1 550 nm)、暗计数率(DCR)Φ20 kHz;对于Φ50 μm的SPAD,在过偏2.5 V、温度-40 ℃条件下,探测效率(PDE)>23%(1 550 nm)、暗计数率(DCR)2 kHz。最后对实验结果进行了分析和讨论。
InGaAs/InP 单光子雪崩二极管 雪崩宽度 工作温度 电场分布 InGaAs/InP single photon avalanche diodes multiplication region width working temperature electric-field distribution