项目名称: 自栅控量子点场效应单光子探测器及光电流增益相关机理研究

项目编号: No.61274069

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 杨晓红

作者单位: 中国科学院半导体研究所

项目金额: 97万元

中文摘要: 单光子是弱光信号的探测极限,在时间相关的光子计数和量子信息等领域有越来越广泛和迫切的需求。本课题研究一种新型的自栅控沟道的量子点场效应单光子探测器,利用非对称沟道的源漏电势差对表面空间电荷区的调节使沟道电流处于开关临界状态,以量子点中的光生电荷对开关状态进行调控,以期获得同时具有低电压、低暗记数、高探测效率、近室温工作等优越特性的单光子探测器件。研究内容主要包括,自栅控沟道场效应结构的超指数开关临界状态控制与结构优化;自组织量子点中光生载流子的俘获和复合动力学特性研究,高俘获效率和寿命可控量子点的设计;二维电子气沟道的噪声来源分析和抑制途径研究,提高器件信噪比;建立整体器件的光电增益数学模型,阐明自栅控量子点场效应器件的高光电增益机制;制备和测试方法研究和最终器件验证。预期发表文章5~10篇高性能单光子探测器件相关文章,研究结果将推进量子点场效应单光子探测器的实用化发展。

中文关键词: 量子点;自栅控;场效应;单光子探测;

英文摘要: Single-photon detector is the very important device utilized in the field of time-correlated photon counting and quantum information, with increasingly urgent demand. The project carries out research on a near-infrared single-photon detector based on quantum dot field effect transistor structure, in which a single photo-carrier in quantum dot is controlling the on-off state of the low-noise self-gated channel. The channel is a kind of asymmetric source and drain structure, which can realize the self on-off control with more than exponential pattern. This device is supposed to achieve higher single-photon detection rate,low dark count, low working voltage, and at near room temperature working function at the same time, devices with all these properties will improve single-photon detection performance. The project research includes: The structural optimization of the self-gated field-effect structure and the control of the critical switching state; the photo-carrier capture and recombination dynamics in self-organized quantum dots; Analyses and suppression of the noise form two-dimensional electron gas channel, so as to improve the signal to noise ratio; Establishing the overall device mathematical model of the photoelectric gain and clarifying the high optical gain mechanism of the quantum dot gated field-ef

英文关键词: quantum dot;self-gated;field-effect detector;single photon detection;

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