外延电阻淬灭型硅光电倍增器(EQR SiPM)的特点是利用硅衬底外延层来制作器件淬灭电阻。为了进一步提高大动态范围EQR SiPM的光子探测效率, 并且解决填充因子较低和增益较小等问题, 在前期研究工作的基础上研制出微单元尺寸分别为15 μm和7 μm的EQR SiPM, 有源区面积均是1 mm×1 mm。通过改变EQR SiPM的微单元尺寸优化填充因子, 有效提高了探测效率与增益; 其微单元密度分别是4 400个/mm2和23 200个/mm2, 依然保持着较大的动态范围。室温条件下(20 ℃), 工作在 5 V过偏压的EQR SiPM至少可分辨13个光电子; 15 μm和7 μm EQR SiPM的增益分别为5.1×105和1.1×105, 在400 nm波长下的峰值光探测效率分别达到40%和34%。

纳米技术的不断发展需要更强大的纳米粒子表征技术。 单颗粒电感耦合等离子体质谱(SP-ICP-MS)是近年来发展起来的纳米粒子检测新技术, 能够快速的向研究人员提供关于纳米粒子尺寸、 尺寸分布、 粒子数目浓度和元素组成等信息, 而且对样品干扰小。 本工作探讨了SP-ICP-MS检测技术中影响金纳米粒子(Gold nanoparticles, AuNPs)测定的因素: 包括仪器参数的优化, 如驻留时间(Dwell time); 样品基质的影响, 包括含盐、 含碳基质; 以及溶液中溶解的被分析元素等。 测得仪器对金纳米粒子的检测限是23 nm。 通过加标回收的方式, 测定了实际水样太湖水、 东丽湖水中金纳米粒子, 加标回收率分别为97.7%和84.4%。 最后, 对SP-ICP-MS纳米粒子检测的现存问题进行了几点思考。

报道了一种基于硅光电信增管(SiPM)的时间相关多光子计数（TCMPC）技术并将其应用于时间分辨拉曼散射测量。 相比于常规基于光电倍增管（PMT）或单光子雪崩二极管（SPAD）的时间相关单光子（TCSPC）技术， 由于SiPM可以分辨信号脉冲的具体光子数， 基于SiPM的TCMPC技术消除了信号脉冲包含的光子数必须小于等于1的限制， 光子计数效率提高了10倍以上， 大大节省了测量时间。 此外， 多光子测量比单光子测量能够得到更好的时间分辨率， 时间分辨拉曼散射系统的仪器响应函数（IRF）从单光子814 ps缩短至双光子597 ps， 因而可以用更窄的时间门限抑制荧光本底等噪声对拉曼散射测量的影响。 使用TCMPC技术测量CCl4在05和15 pe两个不同光子数阈值的拉曼峰的峰本比， 后者较高的光子数阈值能进一步降低SiPM暗计数噪声的影响， 增加了拉曼信号测量的信噪比， 测量得到的CCl4 459 cm-1拉曼峰的峰本比是前者的64倍。 将所述新的拉曼散射测量技术与基于PMT和锁相放大器（LIA）的传统拉曼散射测量技术进行了比较研究， 前者由于可以使用仅有数十皮秒的测量门限， 可以有效抑制荧光、 环境杂散光和SiPM暗计数等噪声的影响， 所得光谱具有更好的峰本比， 测得CCl4的459 cm-1拉曼峰和Si的一阶拉曼峰的峰本比分别是后者的39倍和55倍。

针对表面淬灭电阻技术引起死区面积较大, 以及高光子探测效率与大动态范围不能同时满足的矛盾, 应用外延电阻淬灭技术, 采用与雪崩光电二极管微单元相连的衬底外延层硅材料制作了淬灭电阻.研制成功的外延电阻淬灭硅光电倍增器的有源区面积为1×1mm2, 微单元尺寸为7 μm, 微单元密度高达21 488个/mm2, 测试结果表明：漏电流为10量级, 反向击穿电压为24.5 V, 过偏压为2.5 V时,增益达1.4×105, 室温下暗计数率约为600 kHz/mm2, 串话率低于10%, 说明该器件具有良好的光子计数特性.该高密度硅光电倍增器测量的动态范围是1.8×104个/mm, 光子探测效率为16%(@λpeak=480 nm), 恢复时间为8.5 ns, 单光子分辨能力较高, 并且在液氮温度环境能够探测光子, 这对于拓展硅光电倍增器在极低温度条件下的应用, 比如暗物质测量实验方面具有潜力.

弱光探测器在医学及空间测探等方面都有着极其重要的用途，硅光电倍增管(SiPM)作为弱光探测器有着优异的性能。所研制的体电阻淬灭SiPM，具有良好的单光子探测性能。提高了体电阻淬灭SiPM 在蓝紫光区(360~420 nm)的探测效率，提出了一种深槽隔离结构的SiPM 探测器，通过模拟优化了器件结构，并取得了初步实验结果。