Descrizione del progetto
Commercializzazione di rilevatori efficienti a singolo fotone per le future applicazioni di telecomunicazione
L’invio e la ricezione di informazioni quantistiche su lunghe distanze utilizzando singoli fotoni a lunghezze d’onda da telecomunicazione sosterranno le innovazioni nelle applicazioni di telerilevamento e nell’elaborazione delle informazioni quantistiche. Il progetto NP-SPAD, finanziato dall’UE, svilupperà uno schema di dispositivi che sfrutta i diodi a valanga a singolo fotone (SPAD) composti da materiali semiconduttori che opereranno a 1,55 µm. L’obiettivo è migliorare l’efficienza di rilevamento dei fotoni del 20 % e ridurre notevolmente il tasso di oscurità rispetto ai fotodiodi a valanga commerciali in modalità Geiger. In caso di successo, il progetto promuoverà in modo significativo lo sviluppo e la commercializzazione di SPAD basati su semiconduttori ad alte prestazioni, collocando l’UE all’avanguardia della tecnologia nella rilevazione di singoli fotoni.
Obiettivo
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.
Campo scientifico
- 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
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
MSCA-IF-EF-ST - Standard EFCoordinatore
CF24 0DE Cardiff
Regno Unito