Yn ddiweddar, mae Prifysgol Gwyddoniaeth a Thechnoleg Tsieina, Zhang Jun a Chyd-Brifysgol Nanjing arall, Lu Hai, Tîm Zhang Rong i gyfeiriad y band uwchfioled LiDar un ffoton wedi gwneud cynnydd newydd, trwy ddylunio a pharatoi technoleg Ulta-ffoton Avalanche ffotodiode yn seiliedig ar werthusiad 4H-SICTOUSTOCTY, Datblygu Deunydd Egnïol, y Cylchrediad Gweithredol, y Cylchrediad Egnïol, Cylchdroi Egnïol, Datblygu Deunydd Egnïol, Datblygu Deunydd Gweithredol, Datblygiad Gweithredol, Datblygu Deunydd Egnïol, Datblygu Datblygiad Gweithredol, Datblygu Egnïol, Datblygu. Synhwyrydd un ffoton lled-ddargludyddion, gan ddefnyddio'r synhwyrydd am y tro cyntaf i wireddu'r system lidar osôn amsugno gwahaniaethol un ffoton, a gwireddu'r monitro crynodiad osôn yn yr ystod uchder o 1 ~ 3.5km.
Mae technoleg canfod un ffoton UV yn chwarae rhan bwysig mewn senarios cymhwysiad fel monitro atmosfferig, canfod fflam cynffon, canfod arc trydan a rhybudd tân. Mae tiwbiau ffotomultiplier yn ddyfeisiau synhwyrydd un ffoton traddodiadol yn y band UV, ond mae ganddyn nhw anfanteision sensitifrwydd isel, oes fer, sensitifrwydd maes magnetig, ac ati, ac ni allant weithio'n sefydlog am gyfnod hir o amser mewn amgylcheddau llym (tymheredd uchel, dirgryniad, ymbelydredd cryf). Mewn cyferbyniad, mae gan y deunydd lled-ddargludyddion band eang 4H-SIC, wedi'i nodweddu gan ddargludedd thermol uchel, ymwrthedd ymbelydredd uchel, cyfradd drifft dirlawnder electronau uchel, a pherfformiad sefydlog, fanteision perfformiad materol sylweddol yn natblygiad synwyryddion ffoton un-ffoton lled-ddargludyddion uwchfioled newydd. Fodd bynnag, am amser hir, mae'r mynegai perfformiad o synwyryddion ffoton sengl yn seiliedig ar y deunydd hwn yn wael, yn enwedig mae'r effeithlonrwydd canfod yn isel iawn ac mae'r gyfradd cyfrif tywyll yn uchel iawn, sy'n golygu nad oes gan y math hwn o synhwyrydd ffoton sengl unrhyw werth ymarferol.
Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae tîm o Brifysgol Gwyddoniaeth a Thechnoleg Tsieina (USTC) a Phrifysgol Nanjing (NU) wedi gwneud cyfres o ddatblygiadau arloesol yn yr ymchwil ar y cyd ar synwyryddion un-ffoton lled-ddargludyddion uwchfioled.2023, optimeiddiodd y tîm strwythur a pharatoi tilted newydd-drechu sesiwn sengl-ffoton. Datblygodd technoleg cylched darllen allan, ac am y tro cyntaf, brototeip synhwyrydd un ffoton 4H-SIC bach-SIC o werth ymarferol, a ddefnyddiwyd fel prototeip am y tro cyntaf. Prototeip synhwyrydd un ffoton gydag effeithlonrwydd canfod o 10.3% a chyfradd cyfrif tywyll o 133 kcps yn y band 266 nm [Parch. Sci. Instrum. 94, 033101 (2023)]. Ers hynny, mae'r tîm ymchwil wedi defnyddio'r synhwyrydd i ddangos yr arbrawf delweddu un-ffoton un-picsel cyntaf yn y band uwchfioled (UV), gan gyflawni delweddu un ffoton gyda datrysiad delweddu o 192 × 192 picsel a chyfradd ffrâm o 4 fps ar ddwyster ysgafn a dderbyniwyd o tua 6 pW.
Ffig. 1. (A) Strwythur ffotodiode eirlithriad un ffoton 4H-SIC; (b) Cylchdaith Darllen Adferiad Gweithredol Quenching Gweithredol
Ar y sail hon, mae'r tîm ymchwil wedi parhau i weithio ar fynegai perfformiad synwyryddion un ffoton 4H-SIC. Ar y naill law, mae effeithlonrwydd canfod un ffoton y ddyfais wedi'i wella trwy optimeiddio'n ailadroddol strwythur a phroses ffotodiode eirlithriad un ffoton 4H-SIC; Ar y llaw arall, mae math newydd o gylched darlleniad adferiad gweithredol-adferiad gweithredol wedi'i ddatblygu ar gyfer y ddyfais ffotodiode eirlithriad un ffoton 4H-SIC, sydd i bob pwrpas wedi atal y tebygolrwydd o gefnogi synhwyrydd ac wedi gwella'r gyfradd cyfrif dirlawnder yn sylweddol ar yr un pryd. Ar ôl ei nodweddu, mae gan y synhwyrydd newydd effeithlonrwydd canfod o 16.6% yn y band 266nm, cyfradd cyfrif tywyll o 138kcps, tebygolrwydd ôl-pwls o 2.7%, a chyfradd cyfrif dirlawnder o 13mcps, sydd yn y bôn yn cwrdd â gofynion perfformiad synwyryddion perfformiad un ffoton ar gyfer UV un-ffoton cymwysiadau.
Defnyddiodd y tîm ymchwil y synhwyrydd am y tro cyntaf yn y system lidar osôn amsugno gwahaniaethol un ffoton i gynnal cymwysiadau cysylltiedig, bydd y system lidar yn 289nm a 316nm o allyriadau fertigol laser pylsiedig i mewn i'r awyrgylch ar yr un pryd, oherwydd y tonfeddi tonnau tonfeddi tonfeddi, trwy glymder y ddwy donfedd Gellir cymharu'r ddwy gyfradd gwanhau signal adlais laser yn wrthdro crynodiad atmosfferig osôn ar wahanol uchderau. Er mwyn cymharu'r data, rhannwyd y signalau adleisio yn ddau lwybr a'u canfod a'u gwrthdroi gyda'r tiwb ffotomultiplier traddodiadol a'r synhwyrydd un ffoton 4H-SIC newydd, yn y drefn honno, a dangosodd y canlyniadau arbrofol fod y dosraniadau crynodiad osôn yn yr ystod o 1 ~ 3.5km gan ddefnyddio'r ddau synhwyrydd yn hynod o gyd-berfformiad. Mae'r gwaith uchod yn darparu datrysiad ymarferol perfformiad uchel a goddefgar iawn ar gyfer lidar un ffoton yn y band UV.
Ffig. 2. System lidar osôn amsugno gwahaniaethol un ffoton. (a) diagram sgematig; (b) arsylwi crynodiad osôn yn barhaus
