作者：Omer Gokalp Memis，Hooman Mohseni
M:&g5y& UbDRzum 得益于來自人眼桿狀細胞方面的靈感，聚焦載流子增強傳感器實現了將大面積高效吸收層與
納米探測機制相結合。
f'501MJu oT9dMhx8 紅外光譜通常能提供超出人眼視覺范圍的觀察能力。
紅外探測器已在許多應用中發(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，紅外探測器已經成為不可或缺的工具。人們對紅外探測技術的研究從未止步，研究人員始終在嘗試使用更多的材料來探索不同的紅外探測方法[1]。紅外探測技術方面取得的穩(wěn)步進展不斷要求更好、更靈敏的探測器來滿足應用需求，甚至需要終極的光子傳感器——單光子探測器。
x93t. 5E6 7{0; <@ 單光子探測器（SPD）是一種超低噪聲器件，增強的靈敏度使其能夠探測到光的最小能量量子——光子。單光子探測器可以對單個光子進行探測和計數，在許多可獲得的信號強度僅為幾個光子能量級的新興應用中，單光子探測器可以一展身手。利用類似于人眼桿狀細胞的光探測機理，美國西北大學和伊利諾斯州大學的研究小組已經開發(fā)出了紅外單光子聚焦載流子增強傳感器（FOCUS）。該裝置有望在生物光子學、醫(yī)學影像、非破壞性材料檢查、國土安全與監(jiān)視、軍事視覺與導航、量子成像以及加密系統(tǒng)等方面取得廣泛應用。
[N] 5)n i Ks @oHW 紅外探測的挑戰(zhàn)
PtP{_9%Dz F\L Aw#IJ 紅外探測器面臨的最大挑戰(zhàn)在于創(chuàng)建一個具有足夠高信噪比的裝置。為做到這一點，探測器應當具有以下特點：能夠有效地吸收某一特定
波長的光、噪聲能量應當低于信號能量、能夠與具有類似低噪聲特性的讀出電子元件相耦合。對于紅外單光子探測器來講，這些要求更具挑戰(zhàn)性，因為單光子的信號能量小于1阿焦（1阿焦=10-18焦），將波長增加到長波紅外（LWIR）以及遠紅外（FIR）波段后，單個光子具有的能量會更低，這會引發(fā)更多的問題。
tkQ#mipAj - qv*%O@ 此外，如果要在任何波段實現有效吸收，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相當。因此，在長波紅外和遠紅外波段，器件的尺寸在幾微米到幾十微米的尺度內。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較長，這使得低噪聲、高效率的長波紅外單光子探測器的制作非常困難。
Vqr#%. N OUo
