第六屆大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實驗計劃項目

1、第六屆大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實驗計劃項目申報表項目名稱單光子雪崩光電二極管建模項目類別創(chuàng)新訓(xùn)練項目√創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目□項目主持人郭繼鵬學(xué)生所在學(xué)院材料與光電物理學(xué)院專業(yè)班級12級微電子三班指導(dǎo)老師楊紅姣金湘亮填表日期2013年3月15日湘潭大學(xué)教務(wù)處制重點、湖南省教育廳重點等國家、省部級重點科研任務(wù)和企業(yè)委托開發(fā)的項目共計二十余項；成功開發(fā)傳感器信號處理SOC系列芯片、CMOS圖像傳感器系列芯片、電源管理芯片、帶TVSRS485總線、高性

2、能ESD器件、SOC傳感器（UV、3D、HALL等）等芯片，產(chǎn)生了重大經(jīng)濟(jì)效益。他將在整個項目過程中提供理論知識和技術(shù)上的指導(dǎo)，并對實驗方法和項目程序進(jìn)行引導(dǎo)。目前，金老師帶領(lǐng)的課題組正在承擔(dān)硅基單光子雪崩光電二極管與光學(xué)傳感器陣列芯片設(shè)計項目。項目研究和實驗的目的、內(nèi)容和要解決的主要問題一、項目研究的背景1、單光子探測技術(shù)單光子探測是一種重要的技術(shù)，被廣泛應(yīng)用在天文學(xué)、生物化學(xué)和醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域中。在天文學(xué)中，單光子探測技術(shù)可以用來探測

3、微弱光輻射；在生物化學(xué)中，可以利用單光子探測器來研究微弱熒光現(xiàn)象、DNA反應(yīng)和單分子探測，在醫(yī)學(xué)診斷中，可以用于多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)和化學(xué)發(fā)光免疫診斷等技術(shù)中。單光子探測是一種極微弱光的探測方法。由于單個光子的能量極低，用通常的檢測方法很難直接把這種微弱的信號提取出來。要想觀測到物質(zhì)吸收單個光子后所引起的變化，必須存在相關(guān)的放大機(jī)制。利用光電效應(yīng)原理，可以采用基于光電倍增管（PMT）和雪崩光電二極管的單光子探測器。2、單光子探測實現(xiàn)的方法（1

4、）基于光電倍增管的方法早期的單光子探測采用光電倍增管的方法。光電倍增管的商品化始于1960年，是利用外光電效應(yīng)制成的具有內(nèi)增益的器件。光電倍增管的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括光電陰極、集電極、倍增極和陽極。圖中C是光電陰極，D1、D2和D3是倍增極（或稱為打拿極），A是陽極，U1至U4是極間電壓，一般為幾百伏。光照射在光電陰極上，光子在光電陰極被吸收，由光電效應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楣怆娮?。從光電陰極激發(fā)出的光電子在電場U1的加速作用下，打在第一個倍增極D