我們先來說說什么是單光子探測(cè)器（SPD），它是一種低噪聲器件，增強(qiáng)的靈敏度使其能夠探測(cè)到光的較小能量量子——光子。那他是由什么組成的，它的發(fā)展方向又是什么呢？讓我們接著來看。

     半導(dǎo)體雪崩二極管探測(cè)器由于內(nèi)部具備雪崩增益，響應(yīng)快、體積小、成本低、易于集成，通過半導(dǎo)體制冷即可實(shí)現(xiàn)約零下40℃的工作溫度，成為單光子探測(cè)器的一個(gè)比較好的選擇。其中InP/InGaAs近紅外單光子探測(cè)器是目前發(fā)展較為成熟的近紅外雪崩二極管單光子探測(cè)器，其單管和陣列都實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化產(chǎn)品，主要的性能指標(biāo)包括：在零下40℃單光子探測(cè)效率超過30%，暗計(jì)數(shù)率低于10kHz，后脈沖概率低于5%，時(shí)間抖動(dòng)低于100ps，計(jì)數(shù)率超過100MHz。焦平面陣列中心距50um、陣列規(guī)格256×128，可采用光子計(jì)數(shù)和光子計(jì)時(shí)兩種成像方式進(jìn)行三維成像。目前國(guó)內(nèi)外正在研發(fā)更小中心距（25微米）、更大規(guī)格的單光子焦平面陣列（320×256規(guī)格或以上）。InP/InGaAs近紅外單光子探測(cè)器產(chǎn)品的出現(xiàn)和新進(jìn)展為這類探測(cè)器的規(guī)模應(yīng)用提供了可能。

    接著來看看它的發(fā)展方向。單光子探測(cè)器研發(fā)主要沿著兩條路徑快速推進(jìn)：一條路徑是不斷優(yōu)化現(xiàn)有InP/InGaAs SPAD的性能，向著更小的暗計(jì)數(shù)、更低的后脈沖、更高的計(jì)數(shù)率和更高的工作溫度等方向發(fā)展。存在的挑戰(zhàn)是倍增層里的材料缺陷導(dǎo)致后脈沖效應(yīng)大、死時(shí)間長(zhǎng)（不發(fā)生雪崩的時(shí)間）、計(jì)數(shù)率降低。目前的技術(shù)手段存在一定的相互制約困境：為了降低后脈沖，通過降低雪崩電荷量，導(dǎo)致了探測(cè)效率低的問題；通過延長(zhǎng)死時(shí)間，導(dǎo)致了計(jì)數(shù)率低的問題；通過提高溫度，減小俘獲載流子的壽命，導(dǎo)致了暗計(jì)數(shù)率高的問題?，F(xiàn)有的解決方法是借助集成淬滅電路的發(fā)展，較大限度降低寄生電容和后脈沖, 與此同時(shí),進(jìn)一步提高倍增層材料的生長(zhǎng)質(zhì)量。另一條路徑是尋找更有發(fā)展前景的新材料、新機(jī)理器件。在巨量應(yīng)用需求的刺激下，基于低k因子的低噪聲材料開發(fā)、基于低維材料的擴(kuò)展波長(zhǎng)、基于離化倍增工程降低噪聲、基于低維材料彈道輸運(yùn)實(shí)現(xiàn)高增益倍增等新材料、新機(jī)理器件應(yīng)運(yùn)而生，這些新技術(shù)的發(fā)展為進(jìn)一步降低單光子探測(cè)器的噪聲、提高信噪比、拓展波長(zhǎng)和改善器件工作條件開辟了新的方向。

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