Photocurrent spectrum study of a quantum dot single-photon detector based on resonant tunneling effect with near-infrared response

Abstract

We present the photocurrent spectrum study of a quantum dot (QD) single-photon detector using a reset technique which eliminates the QD's “memory effect.” By applying a proper reset frequency and keeping the detector in linear-response region, the detector's responses to different monochromatic light are resolved which reflects different detection efficiencies. We find the reset photocurrent tails up to 1.3 μm wavelength and near-infrared (∼1100 nm) single-photon sensitivity is demonstrated due to interband transition of electrons in QDs, indicating the device a promising candidate both in quantum information applications and highly sensitive imaging applications operating in relative high temperatures (>80 K).

Low-light-level readout of a new quantum dots sensor at room temperature

“…If the illumination is turned off, the current drops a little but still keeps in a high level compares to the dark level. In other words, the photodetector can "memorize" electrons and holes, which is the so-called "memory effect" [3][4][5]. The high photosensitivity of detector indicates a long dwell time (τ d > 1 s) of a photoexcited hole following capture at one of the dots.…”

“…This is a particular problem for SPADs designed for IR sensitivity [1][2][3][4]. It has been shown that QD-RTD (quantum dots resonant tunneling diodes) modified to contain a layer of quantum dots can detect single photons at temperatures up to 77 K [4][5][6]. These detectors rely on sensing the electrostatic charge of single photoexcited carriers trapped on the dots.…”

Квантовые осцилляции релаксации фотопроводимости в p-i-n-гетеродиодах GaAs/InAs/AlAs

“…При использовании различных комбинаций потенциаль-ных барьеров, квантовых ям и(или) слоев квантовых точек благодаря эффектам туннелирования и кванто-вания движения носителей в области с собственной проводимостью (i-область) гетероструктуры оказалась возможной тонкая настройка динамики захвата и ре-комбинации, что привело к новым приложениям в фотонике и элементной базе квантовых вычислений. Например, p−i−n-гетероструктуры были использованы как в качестве одиночных излучателей фотонов, так и как чувствительные фотоприемники [1][2][3][4], в кото-рых один фотовозбужденный носитель, локализован-ный в квантовой яме или на квантовой точке, может производить значительные изменения в проводимости устройства. Физика фотовозбужденных носителей в этом типе полупроводниковых гетероструктур, следователь-но, имеет не только фундаментальный интерес, но и востребована в целом ряде разнообразных практических приложений.…”

Charge character in the double‐barrier quantum dots in well hybrid structure

“…1. Introduction: Electron transfer (ET) from valence to conduction band states in semiconductors is the basis of modern electronics [1][2][3][4][5]. The fundamental process of ET is central to many light-driven reactions.…”