Descripción del proyecto
Comercialización inminente de detectores monofotónicos eficaces para aplicaciones de telecomunicaciones
El envío y la recepción de información cuántica a grandes distancias utilizando fotones individuales en las longitudes de onda empleadas en telecomunicaciones respaldarán las innovaciones en aplicaciones de teledetección y procesamiento cuántico de información. El proyecto financiado con fondos europeos NP-SPAD desarrollará un sistema de dispositivos que aprovecha los diodos de avalancha monofotón (SPAD, por sus siglas en inglés) compuestos de materiales semiconductores que funcionarán a 1,55 µm. El objetivo es mejorar la eficacia de la detección de fotones en un 20 % y reducir significativamente la tasa de recuento oscuro en comparación con los fotodiodos de avalancha comerciales en modo Geiger. Si tiene éxito, el proyecto fomentará significativamente el desarrollo y la comercialización de SPAD basados en semiconductores de alto rendimiento, lo que situará a la Unión Europea a la vanguardia de la tecnología punta en la detección de fotones individuales.
Objetivo
High efficiency detection of single photons at telecommunication wavelengths (notably at 1.55 µm) is critical for emerging technologies, such as free-space and on-fiber quantum information processing, eye-safe and long-distance light detection and ranging (LiDAR), and highly sensitive remote sensing. This research project aims to meet this critical need by developing III-V nanopillar-based uncooled single-photon avalanche diodes (NP-SPADs), which are composed of nanostructured InAsP-InP Geiger-mode avalanche photodiodes (GmAPDs) with self-assembled plasmonic gratings, operating at 1.55 µm. Compared with commercially available InGaAs(P)-InP GmAPDs, the proposed device scheme significantly suppresses thermally generated carriers and trap state population by a factor of 20 to 100 due to the extremely small fill factor of nanopillar arrays (less than 5%). All the while, sufficient optical absorption is maintained via surface plasmon resonance by the plasmonic gratings. The sum combination of these unique capabilities offers the promise of achieving NP-SPADs with free-running mode operation, high photon detection efficiency (PDE; probability of detecting a single photon) of 10 – 20%, low dark count rate (DCR; rate of false detection) of ~50 Hz, and high photon count rate ≥5 MHz. If successful, this approach can drastically stimulate the development and commercialization of high performance semiconductor-based NP-SPADs, putting European Union (EU) at the forefront of cutting-edge technology in single photon detection.
Ámbito científico
- engineering and technologyenvironmental engineeringremote sensing
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringcomputer hardwarequantum computers
- natural sciencesmathematicspure mathematicsmathematical analysisdifferential equationspartial differential equations
- natural sciencesphysical sciencestheoretical physicsparticle physicsphotons
Programa(s)
Régimen de financiación
MSCA-IF-EF-ST - Standard EFCoordinador
CF24 0DE Cardiff
Reino Unido