最近、中国の科学技術大学、チャンジュン、および他の共同ナンジン大学、ルーハイ、チャンロンチームは、紫外線バンドのシングルフォトンライダーの方向にあるチャンロングチームが、4H-sic材料に基づくシングルフォトンアバランシュフォトダイオードの設計と準備を通じて、アクティブなリカバリリカバリテクノロジーの開発を開発しました。単一光子検出器。最初に検出器を使用して、単一光子の微分吸収オゾンライダーシステムを実現し、1〜3.5kmの高度範囲でオゾン濃度モニタリングを実現します。
UVシングルフォトン検出技術は、大気モニタリング、テールフレーム検出、電動アーク検出、火災警告などのアプリケーションシナリオで重要な役割を果たします。 Photomultiplierチューブは、UV帯域の従来の単一光子検出器デバイスですが、低感度、短い寿命、磁場感度などの欠点があり、過酷な環境（高温、振動、強い放射線）で長期間安定して働くことはできません。対照的に、高い熱伝導率、高放射抵抗性、高い電子飽和ドリフト速度、安定性能を特徴とするワイドバンド半導体4H-SIC材料は、新しい紫外線半導体単一性検出器の開発において大きな材料性能の利点があります。ただし、長い間、この材料に基づく単一光子検出器の性能指数は不十分です。特に、検出効率は非常に低く、暗いカウント率は非常に高く、このタイプの単一光子検出器は実用的な値を持たません。
近年、中国科学技術大学（USTC）と南京大学（NU）のチームは、紫外線半導体単一光子検出器に関する共同研究で一連のブレークスルーを行いました。テクノロジー、そして初めて、初めてプロトタイプとして使用された実用的価値の小型化された4H-SICシングルフォトン検出器プロトタイプを開発しました。 10.3％の検出効率と266 nmバンドの133 kcpsの暗いカウント率の単一光子検出器プロトタイプ[Rev. SCI。楽器。 94、033101（2023）]。それ以来、研究チームは検出器を利用して、紫外線（UV）バンドで最初のシングルピクセルシングルフォトンイメージング実験を実証し、192×192ピクセルのイメージング解像度と約6 pWの光強度で4 fpsのフレームレートでシングルフォトンイメージングを達成しました。
図1。（a）4H-SICシングルフォトン雪崩フォトダイオード構造。 （b）アクティブなクエンチアクティブリカバリ読み取り回路
これに基づいて、研究チームは4H-SIC単光子検出器のパフォーマンスインデックスに取り組み続けています。一方では、4H-SICシングルフォトン雪崩フォトダイオード構造とプロセスを繰り返し最適化することにより、デバイスの単一光子検出効率が改善されました。一方、4H-SICシングルフォトン雪崩フォトダイオードデバイス向けに、新しいタイプのアクティブクエンシングアクティブ回復の読み取り回路が開発されました。特性評価後、新しい検出器は、266NMバンドで16.6％の検出効率、138kcpsの暗いカウント率、2.7％のパルス後確率、および13MCPSの飽和カウント率があります。
研究チームは、単一光子の微分吸収オゾンLIDARシステムで初めて検出器を使用して関連用途を実行しました。LIDARシステムは、289NMおよび316NMのパルスレーザー垂直放出になります。 2つのレーザーエコー信号減衰率は、異なる高さでのオゾンの大気濃度を逆に実行できます。データを比較するために、エコー信号を2つのパスに分割し、それぞれ従来の光運動型チューブと新しい4H-SICシングルフォトン検出器で検出および反転しました。実験結果は、2つの検出器を使用した1〜3.5kmのオゾン濃度分布が、均一なパフォーマンスと高度に併用されることを示しました。上記の作品は、UVバンドの単一光子LIDARに高性能で非常に環境的に耐性のある実用的なソリューションを提供します。
図2。単一光子微分吸収オゾンライダーシステム。 （a）概略図。 （b）オゾン濃度の継続的な観察
