Los ingenieros eléctricos e informáticos de la Universidad de Virginia y la Universidad de Texas-Austin han desarrollado un fotodiodo de avalancha que logró un rendimiento récord y tiene el potencial de transformar los receptores de imágenes de visión nocturna y detección de luz y rango LiDAR de la próxima generación., el fotodiodo de avalancha de dos micrómetros y bajo ruido del equipo permite una operación de mayor potencia que es segura para los ojos.
El artículo revisado por pares, "Fotodiodos de avalancha AlInAsSb / GaSb de bajo ruido y alta temperatura para aplicaciones de 2 μm", se publicó el 18 de mayo de 2020 en Fotónica de la naturaleza , una revista mensual de las mejores investigaciones de todas las áreas de generación, manipulación y detección de luz.
Este avance proviene de una larga colaboración entre Joe C. Campbell, profesor de ingeniería eléctrica e informática Lucien Carr III en UVA, y Seth R. Bank, profesor de confianza de Cullen en UT-Austin. Andrew H. Jones, 2020El graduado de doctorado asesorado por Campbell y Stephen D. March, un estudiante de doctorado en el grupo de investigación del Banco, contribuyeron a la investigación. El trabajo del equipo fue financiado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa y la Oficina de Investigación del Ejército.
El equipo utilizó las nuevas características ópticas y eléctricas de una aleación digital creada en el Laboratorio del Banco de Epitaxia de Semiconductores Avanzados. El Banco empleó epitaxia de haz molecular para hacer crecer la aleación, compuesta de aluminio, indio, arsénico y antimonio. La aleación combina longitud de onda largasensibilidad, ruido ultra bajo y la flexibilidad de diseño que se necesita para lograr bajas corrientes oscuras, que no está disponible con las tecnologías existentes de materiales de fotodiodo de avalancha de bajo ruido.
"Nuestra capacidad para controlar el proceso de crecimiento de cristales hasta la escala de un solo átomo nos permite sintetizar cristales que están prohibidos en la naturaleza, así como diseñarlos para que posean simultáneamente la combinación ideal de propiedades fundamentales del material necesarias para una fotodetección eficiente"Banco dijo.
El fotodiodo de avalancha del equipo es una solución ideal para receptores LiDAR compactos y de alta sensibilidad. Muchas aplicaciones LiDAR, como robótica, vehículos autónomos, vigilancia de área amplia y mapeo del terreno, requieren sensores de alta resolución que puedan detectar señales ópticas muy atenuadasreflejado desde objetos distantes. Sin embargo, la seguridad ocular ha limitado la adopción de estos sistemas LiDAR de próxima generación, debido a que la potencia láser más alta requerida plantea un mayor riesgo de daño ocular.
"La ventana de 2 micrómetros es ideal para sistemas LiDAR porque se considera segura para los ojos y extiende el alcance de detección", dijo Campbell. "Puedo imaginar nuestro fotodiodo de avalancha que afecta a numerosas tecnologías clave que se benefician de los detectores de alta sensibilidad".
Este trabajo se está transfiriendo a IQE para los servicios de fundición y Lockheed Martin para desarrollar matrices de fotodiodos con circuitos de lectura. El trabajo futuro en las dos universidades se concentrará en lograr una operación de bajo ruido a temperaturas cercanas a la habitación, extendiendo las longitudes de onda operativas aún más en elinfrarrojo, y empujando la sensibilidad al nivel de fotón único.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Virginia . Original escrito por Karen Walker. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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