尖端雪崩光电二极管——基于非平面技术的新型硅光电倍增管
仪器与探测器
2020-10-21 v1
摘要
硅光电倍增管（SiPM）是一种成熟的光探测器概念，应用于从医学成像到汽车 LiDAR 系统的多种领域。过去几年中，传感器性能的改进正逐渐接近饱和。在本工作中，我们提出新概念以克服电极平面构型的固有局限。我们的非平面技术基于通过尖端状电极聚焦并增强电场。电场的形状以及典型微单元边缘的缺失，使我们能够排除单元分离边界并消除有源单元区域周围的死区。我们的设计提供了具有高几何效率的高密度微单元布局，解决了探测效率与动态范围之间众所周知的权衡问题。首批“尖端雪崩光电二极管”（TAPD）原型在 15m 微单元间距下显示出 above 80% 的卓越几何效率。这直接转化为在 600nm 处相对于最先进 SiPM 的 73% 光子探测效率（PDE）峰值记录值。此外，PDE 在波长高达 800nm 时仍保持在 45% 以上，并在 905nm 处创下 22% 的另一记录值。减小的微单元电容使得恢复时间低于 4ns，从而改善了高光子速率下的运行。总体而言，TAPD 有望成为在健康科学、生物物理、粒子物理及 LiDAR 等多种宽光谱与高动态范围应用中极具前景的 SiPM 代际产品。
引用
@article{arxiv.2010.10183,
title = {Tip Avalanche Photodiode -- A new generation Silicon Photomultiplier based on non-planar technology},
author = {Eugen Engelmann and Wolfgang Schmailzl and Peter Iskra and Florian Wiest and Elena Popova and Sergey Vinogradov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.10183},
year = {2020}
}