作者：Omer Gokalp Memis，Hooman Mohseni
BW*zj=N% F% |(pHk 得益于來(lái)自人眼桿狀細(xì)胞方面的靈感，聚焦載流子增強(qiáng)傳感器實(shí)現(xiàn)了將大面積高效吸收層與
納米探測(cè)機(jī)制相結(jié)合。
PRUGUHY Gce_gZH7{ 紅外光譜通常能提供超出人眼視覺范圍的觀察能力。
紅外探測(cè)器已在許多應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用，特別是在從不同角度觀察物體的較不明顯特征方面，紅外探測(cè)器已經(jīng)成為不可或缺的工具。人們對(duì)紅外探測(cè)技術(shù)的研究從未止步，研究人員始終在嘗試使用更多的材料來(lái)探索不同的紅外探測(cè)方法[1]。紅外探測(cè)技術(shù)方面取得的穩(wěn)步進(jìn)展不斷要求更好、更靈敏的探測(cè)器來(lái)滿足應(yīng)用需求，甚至需要終極的光子傳感器——單光子探測(cè)器。
[lJ[kr*7 @ rdC/=Y[ 單光子探測(cè)器（SPD）是一種超低噪聲器件，增強(qiáng)的靈敏度使其能夠探測(cè)到光的最小能量量子——光子。單光子探測(cè)器可以對(duì)單個(gè)光子進(jìn)行探測(cè)和計(jì)數(shù)，在許多可獲得的信號(hào)強(qiáng)度僅為幾個(gè)光子能量級(jí)的新興應(yīng)用中，單光子探測(cè)器可以一展身手。利用類似于人眼桿狀細(xì)胞的光探測(cè)機(jī)理，美國(guó)西北大學(xué)和伊利諾斯州大學(xué)的研究小組已經(jīng)開發(fā)出了紅外單光子聚焦載流子增強(qiáng)傳感器（FOCUS）。該裝置有望在生物光子學(xué)、醫(yī)學(xué)影像、非破壞性材料檢查、國(guó)土安全與監(jiān)視、軍事視覺與導(dǎo)航、量子成像以及加密系統(tǒng)等方面取得廣泛應(yīng)用。
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r8 FPMW"~v 紅外探測(cè)的挑戰(zhàn)
C/$IF M< l;C_A;y\ 紅外探測(cè)器面臨的最大挑戰(zhàn)在于創(chuàng)建一個(gè)具有足夠高信噪比的裝置。為做到這一點(diǎn)，探測(cè)器應(yīng)當(dāng)具有以下特點(diǎn)：能夠有效地吸收某一特定
波長(zhǎng)的光、噪聲能量應(yīng)當(dāng)?shù)陀谛盘?hào)能量、能夠與具有類似低噪聲特性的讀出電子元件相耦合。對(duì)于紅外單光子探測(cè)器來(lái)講，這些要求更具挑戰(zhàn)性，因?yàn)閱喂庾拥男盘?hào)能量小于1阿焦（1阿焦=10-18焦），將波長(zhǎng)增加到長(zhǎng)波紅外（LWIR）以及遠(yuǎn)紅外（FIR）波段后，單個(gè)光子具有的能量會(huì)更低，這會(huì)引發(fā)更多的問題。
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^JgdW k{# :O= 此外，如果要在任何波段實(shí)現(xiàn)有效吸收，必須要求吸收層（垂直于光傳輸方向）的寬度與所吸收的特定波長(zhǎng)相當(dāng)。因此，在長(zhǎng)波紅外和遠(yuǎn)紅外波段，器件的尺寸在幾微米到幾十微米的尺度內(nèi)。然而，要想將電子噪聲降到低于光子能量，器件的尺寸要降到納米尺度。由于單光子能量極低并且波長(zhǎng)較長(zhǎng)，這使得低噪聲、高效率的長(zhǎng)波紅外單光子探測(cè)器的制作非常困難。
U9q*zP_jV 3A9|{Vaz+6 源自人眼桿狀細(xì)胞的靈感
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