第六屆大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目

1、第六屆大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目申報(bào)表項(xiàng)目名稱單光子雪崩光電二極管建模項(xiàng)目類別創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目√創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目□項(xiàng)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(jí)12級(jí)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(diǎn)、湖南省教育廳重點(diǎn)等國家、省部級(jí)重點(diǎn)科研任務(wù)和企業(yè)委托開發(fā)的項(xiàng)目共計(jì)二十余項(xiàng)；成功開發(fā)傳感器信號(hào)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(gè)項(xiàng)目過程中提供理論知識(shí)和技術(shù)上的指導(dǎo)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)方法和項(xiàng)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(jì)項(xiàng)目。項(xiàng)目研究和實(shí)驗(yàn)的目的、內(nèi)容和要解決的主要問題一、項(xiàng)目研究的背景1、單光子探測(cè)技術(shù)單光子探測(cè)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(cè)技術(shù)可以用來探測(cè)

3、微弱光輻射；在生物化學(xué)中，可以利用單光子探測(cè)器來研究微弱熒光現(xiàn)象、DNA反應(yīng)和單分子探測(cè)，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(cè)是一種極微弱光的探測(cè)方法。由于單個(gè)光子的能量極低，用通常的檢測(cè)方法很難直接把這種微弱的信號(hào)提取出來。要想觀測(cè)到物質(zhì)吸收單個(gè)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(cè)器。2、單光子探測(cè)實(shí)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(cè)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)楣怆娮印墓怆婈帢O激發(fā)出的光電子在電場(chǎng)U1的加速作用下，打在第一個(gè)倍增極D