【據美國物理學組織網站2020年5月27日報道】美國弗吉尼亞大學和德克薩斯大學-奧斯汀分校的電氣和計算機工程師們開發出了一種雪崩光電二極管，其性能達到了前所未有的水平，具有改變下一代夜視成像和光探測及測距（LiDAR）接收器的潛能。在光探測及測距方面，該團隊的低噪聲、2微米波長的雪崩光電二極管能夠以不損傷人眼的方式實現更高功率運行。
該研究論文《2微米波長的的低噪高温AlInAsSb/GaSb雪崩光電二極管》（Low-noise high-temperature AlInAsSb/GaSb avalanche photodiodes for 2-μm applications）於2020年5月18日發表於《自然光子學》（Nature Photonics）期刊，該月刊是光產生、操控和探測等領域最權威的期刊之一。
該研究工作受到了美國國防部高級研究計劃局（DARPA）和美國陸軍研究實驗室的資助，德克薩斯大學-奧斯汀分校的先進半導體外延實驗室採用分子束外延法開發出一種由鋁、銦、砷和銻組成的合金，該合金結合了長波長靈敏度、超低噪聲和實現低暗電流所需的設計靈活性，這是現有的低噪聲雪崩光電二極管材料技術所不具備的。
研究人員表示：“我們能夠將晶體生長過程控制到單原子尺度，使我們能夠合成自然界中不存在的，並且在設計上具備高效光敏二極管所需基礎材料特性的理想晶體。”
該團隊的雪崩光電二極管是緊湊型高靈敏度探測及測距接收器的理想解決方案。許多探測及測距應用，如機器人、自主車輛、大面積監控和地形測繪等，都需要能夠檢測到從遠處物體反射的大衰減光信號的高分辨率的傳感器。然而，人眼的安全問題限制了這些下一代探測及測距系統的應用，因為所需的較高的激光功率將會增加人眼損傷的風險。
研究人員稱：“2微米波長窗口是探測及測距系統的理想選擇，因為它既能保證人眼安全，又能擴大探測範圍。預計我們的雪崩光電二極管將會促進許多受益於高靈敏度探測器的關鍵技術的發展。”
該研究工作正被轉移到英國的IQE公司的代工廠和美國的洛克希德-馬丁公司，以開發具有讀出電路的光電二極管陣列。未來，該工作將集中在實現近室温下的低噪聲工作，將工作波長進一步延伸至紅外，以及將靈敏度提升至單光子水平。（國家工業信息安全發展研究中心 劉彧寬）