用于生物医学成像应用的具有光子捕获结构的雪崩光电探测器
光学
2021-06-16 v1 图像与视频处理
应用物理
摘要
在整个可见光范围内增强光电探测器的光子探测效率和时间分辨率，对于改善基于飞行时间（TOF）的成像系统和荧光寿命成像（FLIM）的图像质量至关重要。在这项工作中，我们评估了具有光子捕获纳米结构的雪崩光电二极管（APD）对 450 和 850 nm 波长光子的增益、探测效率和时序性能。在 850 nm 波长下，我们的光子捕获雪崩光电二极管显示出高 30 倍的增益，吸收效率从 16% 提升至 >60%，且半高全宽（FWHM）脉冲响应时间在近击穿电压处减少了 50%。在 450 nm 波长下，外量子效率从 54% 提高到 82%，而增益增强了 20 倍以上。因此，具有光子捕获结构的硅 APD 相比对照器件表现出吸收的大幅提升。结果表明，可制造在近紫外至近红外区域具有快速时序特性和高吸收的极薄器件，用于生物医学成像中的高速应用。本研究为获得在整个可见光范围内增益高于 10^6 的具有光子捕获结构的单光子探测器铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2104.12981,
title = {Avalanche Photodetectors with Photon Trapping Structures for Biomedical Imaging Applications},
author = {Cesar Bartolo-Perez and Soroush Ghandiparsi and Ahmed S. Mayet and Hilal Cansizoglu and Yang Gao and Wayesh Qarony and Ahasan Ahamed and Shih-Yuan Wang and Simon R. Cherry and M. Saif Islam and Gerard Arino-Estrada},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.12981},
year = {2021}
}