Hyperdoped 硅光电探测器实现 1550 nm 波长室温计算短波红外成像
光学
2026-05-22 v1 仪器与探测器
摘要
硅的带隙天然限制其光电探测波长低于 1100 nm，为实现短波红外应用的成像系统集成昂贵的 III-V 半导体材料。超掺杂硅超出固体溶解度极限后，提供了一条具有“硅原生”潜力的替代方案，但实现室温下的实际短波红外应用仍是巨大挑战。本文演示了一种高灵敏度超掺杂硅光电探测器，实现 1550 nm 波长下室温工作的计算短波红外成像。通过集成超快激光加热工艺步骤降低暗电流，同时保持高光致响应度，我们实现了在 1550 nm 波长下、工作于正偏置、光电导模式的探测器灵敏度 D^* 超过 10^9 Jones。 improved detectivity 结合 59.4 dB 的线性动态范围和 kHz 级带宽，使我们能够演示一个单像素成像系统，在无低温冷却条件下重建 1550 nm 场景的 65x63 像素图像。我们的器件同时支持可见光成像，为实现单晶集成的多光谱硅原生光传感器提供了路径。这些结果表明，超快激光超掺杂硅作为低成本、室温短波红外光子器件平台，正在桥接先进材料科学与实际计算成像系统之间的鸿沟。
引用
@article{arxiv.2605.22470,
title = {Hyperdoped silicon photodetectors enable room-temperature computational SWIR imaging at 1550 nm},
author = {Xiaolong Liu and Sören Schäfer and Jinyuan Chen and Patrik Mc Kearney and Simon Paulus and Varsha Ashwin Vedaraj and Ville Vähänissi and Stefan Kontermann and Kenneth Crozier and James Bullock and Hele Savin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.22470},
year = {2026}
}
备注
30 pages including Supplementary Information; 4 main figures, 4 supplementary figures, and 1 supplementary table