Rivelatori di singoli fotoni e applicazioni
Dipartimento
Dipartimento di Elettronica e Informazione (DEI)
Responsabile
Sergio Cova, Massimo Ghioni, Franco Zappa
Attività sperimentali
Rivelatori microelettronici di singoli fotoni SPAD. Il laboratorio ha svolto attività pionieristica e raggiunto una posizione di leader riconosciuto a livello internazionale nello sviluppo dei rivelatori microelettronici SPAD “Single Photon Avalanche Diode” e dell’elettronica associata. Ha introdotto il concetto di “active-quenching circuit” AQC, che ha aperto la strada all'applicazione pratica di questi rivelatori e ha per primo sviluppato AQC integrati monolitici, essenziali per la realizzazione di sistemi analitici miniaturizzati. Ha realizzato in varie generazioni SPAD in silicio (singolo pixel e array di sensori) con strutture originali e innovative, producendo i dispositivi grazie ad un'efficace collaborazione con l'Istituto CNR di Microelettronica e Microsistemi, Sezione di Bologna. Ha aperto il campo spettrale infrarosso (lunghezza d’onda oltre 1 micron) alle tecniche di “photon counting and timing” svolgendo determinanti ricerche su diodi in Germanio e InGaAs/InP.
Applicazioni di SPAD. Il laboratorio ha lavorato ad applicazioni diversificate di SPAD e AQC, nell'ambito di sistemi micro- e nanoanalitici quali quelli sviluppati per analisi di DNA e proteine, per molecular imaging, per spettroscopia risolta temporalmente nel vicino infrarosso, per il testing ottico dei circuiti integrati VLSI.
Attrezzature
1. Banco per “pigtailing” di fibra ottica su fotorivelatori a semiconduttore;
2. Wire bonder;
3. Criostato Galileo Vacuum Tec;
4. Strumenti per la misura di segnali elettrici:
Oscilloscopi (Real time con bande fino a 4 GHz, Sampling con bande fino a 20 GHz)
Alimentatori DC (Uscite multiple, Varie potenze)
Generatori di forme d'onda (Generatori di pattern di impulsi con frequenza di ripetizione fino a 80 MHz, Generatori di impulsi con fronti di salita inferiori a 100 ps, Generatori di forme d'onda arbitrarie fino a 15 MHz)
Multimetri ed elettrometri
Contatori universali/frequenzimetri
Caratteristigrafo per dispositivi a semiconduttore
Camera climatica
5. Strumenti per la misura di segnali ottici:
Laser con lunghezze d'onda dal visibile al vicino infrarosso (In continua, Impulsati con impulsi di durata inferiore a 20 ps)
Bando ottico per la misura dell'efficienza quantica di fotorivelatori di singoli fotoni
Banchi ottici e montaggi meccanici
Camera CCD in silicio per applicazioni scientifiche a basso rumore
Microposizionatori motorizzati con risoluzione inferiore a 1 micron
Microscopi ottici
6. Sistemi CAD per circuiti integrati: workstation SUN e Linux.