Description du projet
Des détecteurs monophotoniques efficaces pour les applications de télécommunication seront bientôt commercialisés
L’envoi et la réception d’informations quantiques sur de longues distances à l’aide de photons uniques aux longueurs d’onde utilisées dans les télécommunications devraient permettre le développement de nombreuses innovations en matière d’applications de télédétection et de traitement des informations quantiques. Le projet NP-SPAD, financé par l’UE, mettra au point un dispositif exploitant des diodes à avalanche monophotoniques (SPAD) composées de matériaux semi-conducteurs qui fonctionneront à une longueur d’onde de 1,55 µm. L’objectif est de gagner 20 % en termes d’efficacité de détection des photons et de réduire considérablement le taux de bruit de comptage par rapport aux photodiodes à avalanche en mode Geiger actuellement commercialisées. En cas de succès, le projet facilitera considérablement le développement et la commercialisation de SPAD à semi-conducteurs de haute performance, plaçant l’UE à la pointe de la technologie en matière de détection monophotonique.
Objectif
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.
Champ scientifique
- 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
Programme(s)
Régime de financement
MSCA-IF-EF-ST - Standard EFCoordinateur
CF24 0DE Cardiff
Royaume-Uni