雪崩光电二极管打破了LiDAR接收器的性能记录

弗吉尼亚大学和德克萨斯大学奥斯汀分校的电气和计算机工程师已经开发出一种雪崩光电二极管，该雪崩光电二极管的性能达到了创纪录的水平，并有望改变下一代夜视成像和光检测与测距(LiDAR)接收器。对于LiDAR，该团队的低噪声，两微米雪崩光电二极管可实现对眼睛安全的高功率操作。

同行评审的论文“用于2-μm应用的低噪声高温AlInAsSb / GaSb雪崩光电二极管”发表于2020年5月18日的《自然光子学》(Nature Photonics)上，该月刊刊载了有关光产生，操纵各个领域的最佳研究和检测。

这项突破来自UVA的电气和计算机工程学Lucien Carr III教授Joe C. Campbell和UT-Austin的Cullen Trust教授Seth R. Bank之间的长期合作。安德鲁·H·琼斯(Andrew H.Jones)，2020年获得博士学位由坎贝尔(Campbell)和博士学位史蒂芬·D·马奇(Stephen D. March)推荐的研究生。世界银行研究小组的学生，为研究做出了贡献。该小组的工作由国防高级研究计划局和陆军研究办公室资助。

该团队使用了由Bank的Advanced Semiconductor Epitaxy实验室创建的数字合金的新颖光学和电气特性。Bank使用分子束外延生长由铝，铟，砷和锑组成的合金。该合金兼具长波长灵敏度，超低噪声和实现低暗电流所需的设计灵活性，而现有的低噪声雪崩光电二极管材料技术无法提供这种灵活性。

班克说：“我们将晶体生长过程控制到单个原子级的能力使我们能够合成自然界中禁止的晶体，并设计它们同时具有有效光检测所需的基本材料特性的理想组合。” 。

该团队的雪崩光电二极管是紧凑型，高灵敏度LiDAR接收器的理想解决方案。许多LiDAR应用程序，例如机器人技术，自动驾驶汽车，广域监视和地形图绘制，都需要高分辨率的传感器，这些传感器可以检测到远处物体反射回来的大大衰减的光信号。眼睛安全性限制了这些下一代LiDAR系统的采用，因为所需的更高的激光功率会增加眼睛受伤的风险。

“ 2微米窗口是LiDAR系统的理想选择，因为它被认为对眼睛安全，并能扩大检测范围。”坎贝尔说。“我可以想象我们的雪崩光电二极管会影响受益于高灵敏度检测器的众多关键技术。”

这项工作正在转移到IQE进行铸造服务，而洛克希德·马丁公司将开发带有读出电路的光电二极管阵列。两所大学的未来工作将集中在在室温附近实现低噪声运行，将工作波长进一步扩展到红外以及将灵敏度提高到单光子水平。

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