一种具有球面均匀电场峰值的近红外增强硅单光子雪崩二极管

提出了一种在定制0.13$\mu$m CMOS工艺中制造的近红外（NIR）增强硅单光子雪崩二极管（SPAD）。该SPAD具有约15$\mu$m x 15$\mu$m x 18$\mu$m的耗尽吸收体积。吸收区中产生的电子通过漂移高效传输至直径为2$\mu$m的中心有源雪崩区。在工作电压下，有源区包含球面均匀场峰值，使得来自器件所有角落的电子发生倍增。该SPAD结构的优势包括高NIR光子探测效率（PDE）、基于漂移的传输、低后脉冲以及与集成CMOS读出电路的兼容性。制造并表征了正面照射器件。该SPAD在905 nm波长处PDE为13%，死区时间13 ns时后脉冲概率<0.1%，室温下中位暗计数率（DCR）为840 Hz。该器件对受益于均匀NIR敏感SPAD阵列的飞行时间应用展现出良好性能。