हाल ही में, चीन के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय, झांग जून और अन्य संयुक्त नानजिंग विश्वविद्यालय, लू है, झांग रोंग टीम ने अल्ट्रावॉयलेट बैंड सिंगल-फोटॉन लिडार की दिशा में नई प्रगति की है, जो 4H-SIC Materry के एक्टिव्यूटिंग एक्ट्रैवॉर मटेरियल के विकास के डिजाइन और तैयारी के माध्यम से है, जो कि सक्रिय शख्स के साथ-साथ एक्टिव क्वेन्ट्रैडल मटेरियल के विकास के माध्यम से है। सिंगल-फोटॉन डिटेक्टर, पहली बार डिटेक्टर का उपयोग करते हुए सिंगल-फोटॉन डिफेंशियल अवशोषण ओजोन लिडार सिस्टम का एहसास करने के लिए, और 1 ~ 3.5 किमी की ऊंचाई सीमा में ओजोन एकाग्रता की निगरानी का एहसास करें।
यूवी सिंगल-फोटॉन डिटेक्शन तकनीक वायुमंडलीय निगरानी, टेल फ्लेम डिटेक्शन, इलेक्ट्रिक आर्क डिटेक्शन और फायर चेतावनी जैसे एप्लिकेशन परिदृश्यों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। Photomultiplier ट्यूब UV बैंड में पारंपरिक एकल-फोटॉन डिटेक्टर उपकरण हैं, लेकिन उनके पास कम संवेदनशीलता, छोटे जीवनकाल, चुंबकीय क्षेत्र संवेदनशीलता, आदि के नुकसान हैं, और कठोर वातावरण (उच्च तापमान, कंपन, मजबूत विकिरण) में लंबे समय तक काम नहीं कर सकते हैं। इसके विपरीत, उच्च तापीय चालकता, उच्च विकिरण प्रतिरोध, उच्च इलेक्ट्रॉन संतृप्ति बहाव दर और स्थिर प्रदर्शन की विशेषता विस्तृत-बैंड अर्धचालक 4H-SIC सामग्री, नए पराबैंगनी सेमीकंडक्टर एकल-फोटॉन डिटेक्टरों के विकास में महत्वपूर्ण सामग्री प्रदर्शन लाभ हैं। हालांकि, लंबे समय तक, इस सामग्री के आधार पर एकल फोटॉन डिटेक्टरों का प्रदर्शन सूचकांक खराब है, विशेष रूप से पहचान दक्षता बहुत कम है और डार्क काउंट दर बहुत अधिक है, जो इस प्रकार के एकल फोटॉन डिटेक्टर का कोई व्यावहारिक मूल्य नहीं है।
हाल के वर्षों में, विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय (USTC) और नानजिंग विश्वविद्यालय (NU) की एक टीम ने पराबैंगनी सेमीकंडक्टर सिंगल-फोटॉन डिटेक्टर पर संयुक्त शोध में सफलताओं की एक श्रृंखला बनाई है। प्रौद्योगिकी, और पहली बार, व्यावहारिक मूल्य का एक छोटा-छोटा 4H-SIC सिंगल-फोटन डिटेक्टर प्रोटोटाइप विकसित किया गया, जिसका उपयोग पहली बार एक प्रोटोटाइप के रूप में किया गया था। 10.3% की पहचान दक्षता के साथ सिंगल-फोटॉन डिटेक्टर प्रोटोटाइप और 266 एनएम बैंड [रेव में 133 केसीपीएस की एक डार्क काउंट दर। विज्ञान। इंस्ट्रूम। 94, 033101 (2023)]। तब से, अनुसंधान टीम ने डिटेक्टर का उपयोग अल्ट्रावॉयलेट (यूवी) बैंड में पहले सिंगल-पिक्सेल सिंगल-फोटॉन इमेजिंग प्रयोग को प्रदर्शित करने के लिए किया है, जो 192 × 192 पिक्सल के इमेजिंग रिज़ॉल्यूशन के साथ सिंगल-फोटॉन इमेजिंग को प्राप्त करता है और लगभग 6 पीडब्लू के एक प्रकाश तीव्रता पर 4 एफपीएस की एक फ्रेम दर है।
अंजीर। 1। (ए) 4H-SIC सिंगल-फोटॉन हिमस्खलन फोटोडायोड संरचना; (b) सक्रिय शमन सक्रिय रिकवरी रीडआउट सर्किट
इस आधार पर, अनुसंधान टीम ने 4H-SIC सिंगल-फोटॉन डिटेक्टरों के प्रदर्शन सूचकांक पर काम करना जारी रखा है। एक ओर, डिवाइस के एकल-फोटॉन डिटेक्शन दक्षता को 4H-SIC सिंगल-फोटॉन हिमस्खलन फोटोडायोड संरचना और प्रक्रिया को पुनरावृत्त रूप से अनुकूलित करके सुधार किया गया है; दूसरी ओर, 4H-SIC सिंगल-फोटॉन हिमस्खलन फोटोडायोड डिवाइस के लिए एक नए प्रकार के सक्रिय-शमन सक्रिय-पुनरावृत्ति सर्किट को विकसित किया गया है, जिसने डिटेक्टर बैक-पल्सिंग की संभावना को प्रभावी ढंग से दबा दिया है और एक ही समय में संतृप्ति गिनती दर में काफी सुधार किया है। लक्षण वर्णन के बाद, नए डिटेक्टर में 266nm बैंड में 16.6% की पहचान दक्षता है, 138kcps की एक गहरी गिनती दर, 2.7% की एक पोस्ट-पल्स संभावना, और 13mcps की संतृप्ति गिनती दर, जो मूल रूप से UV सिंगल-फ़ोटॉन लिडार अनुप्रयोगों के लिए एकल-फोटॉन डिटेक्टरों की प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करती है।
अनुसंधान टीम ने संबंधित अनुप्रयोगों को पूरा करने के लिए एकल-फोटॉन अंतर अवशोषण ओजोन लिडार सिस्टम में पहली बार डिटेक्टर का उपयोग किया, LIDAR प्रणाली 289nm और 316nm स्पंदित लेजर वर्टिकल उत्सर्जन को एक ही समय में वातावरण में दो तरंगदैर्ध्य के माध्यम से, Laser of of of of of of of of of of of of of of of of of of of of of of of of of दो लेजर इको सिग्नल क्षीणन दर को अलग -अलग ऊंचाइयों पर ओजोन के वायुमंडलीय एकाग्रता के विपरीत किया जा सकता है। डेटा की तुलना करने के लिए, इको सिग्नल को दो रास्तों में विभाजित किया गया था और क्रमशः पारंपरिक फोटोमुल्टिप्लियर ट्यूब और नए 4H-SIC सिंगल-फोटॉन डिटेक्टर के साथ पता लगाया गया था और प्रयोगात्मक परिणामों से पता चला है कि दो डिटेक्टरों का उपयोग करके 1 ~ 3.5 किमी की सीमा में ओजोन एकाग्रता वितरण। उपरोक्त कार्य यूवी बैंड में एकल-फोटॉन लिडार के लिए एक उच्च-प्रदर्शन और अत्यधिक पर्यावरणीय रूप से सहिष्णु व्यावहारिक समाधान प्रदान करता है।
अंजीर। 2। एकल-फोटॉन अंतर अवशोषण ओजोन लिडार प्रणाली। (ए) योजनाबद्ध आरेख; (बी) ओजोन एकाग्रता का निरंतर अवलोकन
