Nedavno, Univerzitet u Kini, Zhang Jun i Drugo zajedničko univerzitet u Nanjingu, Lu Hai, u smjeru ultraljubičastog benda Single-Photon Lidar, izrazio je novi FOTODODE na temelju 4H-SIC-ovog materijala, razvijenim tehnologijom za aktivno obnavljanje oporavka, razvijeno je praktičnu vrijednost ultraljubičastog poluvodiča Jednokusni detektor, koristeći detektor prvi put za realizaciju pojedinačnog diferencijalnog apsorpcije Ozone Lidar Ozone Lidar, te ostvari nadgledanje koncentracije ozona u rasponu nadmorske visine od 1 ~ 3,5km.
UV tehnologija otkrivanja s jednim fotonom igra važnu ulogu u scenarijima aplikacija, poput atmosferskog praćenja, otkrivanje repnog plamena, otkrivanje električnog luka i upozorenje o požaru. Fotomultiplierske cijevi su tradicionalni uređaji za jednokutni detektor u UV-bandu, ali oni imaju nedostatke niske osjetljivosti, kratkog vijeka, magnetske osjetljivosti na terenu itd. I ne mogu raditi u dužem vremenskom periodu (visoka temperatura, vibracije, jaka zračenja). Suprotno tome, širokokutni poluvodič 4h-sić, karakterizira visoka toplotna provodljivost, visoka otpornost na zračenje, visoka brzina zasićenosti elektrona i stabilne performanse, ima značajne prednosti materijalnih performansi u razvoju novih ultraljubičastih poluprovodničkih detektora. Međutim, dugo vremena, indeks performansi pojedinačnih fotonskih detektora zasnovan na ovom materijalu je loš, posebno efikasnost otkrivanja vrlo je niska, a tamna stopa vrlo visoka, što ova vrsta pojedinačnog fotonskog detektora nema praktičnu vrijednost.
Posljednjih godina, ekipa sa Univerziteta za nauku i tehnologiju Kine (USTC) i Nanjing univerzitet (NU) učinila je niz proboja u zajedničkom istraživanju ultraljubičastom poluproduktiranju pojedinačnih fotononskih fotona i procesa za pripremu i razvijen pasivni tehnologiju čitanja i aktivnog oporavka tehnologije čitanja, I po prvi put su razvili minijaturizirani 4h-sic s jednim fotononskim prototipom praktične vrijednosti, koji je prvi put korišten kao prototip. Prototip s jednim fotonom sa efikasnošću otkrivanja od 10,3% i tamna stopa od 133 kcps u 266 NM opsegu [Rev. Sci. Instrum. 94, 033101 (2023)]. Od tada, istraživački tim koristio je detektoru da pokaže prvi eksperiment s jednim pikselom u ultraljubivoj (UV) bendu, postižući jedno-fotononski snimak sa rezolucijom snimanja 192 × 192 piksela i 4 fps na primljenom laganom intenzitetu od oko 6 pw.
Sl. 1. (A) 4h-sic jedno-fotonska lavina fotodijsko struktura; (b) Aktivno ukidanje aktivnog očintanog kruga za oporavak
Na osnovu toga, istraživački tim je nastavio sa radom na indeksu performansi 4H-SIC jednokutne detektore. S jedne strane, jedinstvena efikasnost otkrivanja uređaja je poboljšana iterativno optimiziranjem 4h-sic-foto-fotonzorske fotodiodne strukture i procesa; S druge strane, razvijen je novi tip aktivnog čitanja aktivnog oporavka za oporavak 4H-Sinc-Photon Avalanche, koji je učinkovito suzbijao verovatnoću detektora nazad i značajno poboljšala brzinu zasićenja u isto vrijeme. Nakon karakterizacije, novi detektor ima efikasnost otkrivanja od 16,6% u traci od 266nm, tamnom broju 138kcps, post-pulsa verovatnoća od 2,7%, što u osnovi ispunjava zahteve za performanse jednim fotononskim detektorima za UV jednokratnu upotrebu.
Istraživački tim prvi put koristio je u isto vrijeme u isto vrijeme u isto vrijeme izložio dizajn diferencijalnog apsorpcije u jednokompanju. Stopa prigušivanja laserskih eho signala može se obrnuti obrnuto atmosferska koncentracija ozona na različitim visinama. Da bi se usporedili podaci, eho signali podijeljeni su u dvije staze i otkriveni su i obrnuti sa tradicionalnom fotonzorskom cijevi, odnosno novi 4H-SING-PHOTON, a eksperimentalni rezultati u rasponu od 1 ~ 3,5km koristeći dva detektora bili su izrazito s invertiranim performansama. Gore navedeni rad pruža visoke performanse i visoko ekološki tolerantno praktično rješenje za jednokomponski lidar u UV opsegu.
Sl. 2. Jedno-fotononski diferencijalni apsorpcijski ozonski lidar. (a) šematski dijagram; (b) kontinuirano promatranje koncentracije ozona
