ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA KHOA HỌC VẬT LIỆU BỘ MÔN VẬT LIỆU NANO & MÀNG MỎNG  NGUYỄN TRUNG NGUYÊN Đề tài: PHOTODETECTOR SEMINAR LÝ THUYẾT Chuyên ngành: Vật liệu Nano Màng mỏng CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TH.S: Ngô Hải Đăng -TP HỒ CHÍ MINH – 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA KHOA HỌC VẬT LIỆU BỘ MÔN VẬT LIỆU NANO VÀ MÀNG MỎNG  NGUYỄN TRUNG NGUYÊN MSSV: 1019099 Đề tài: PHOTODETECTOR SEMINAR LÝ THUYẾT Chuyên ngành: Vật liệu Nano Màng mỏng CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TH.S: Ngô Hải Đăng -TP HỒ CHÍ MINH – 2013 LỜI CẢM TẠ Trong trình thực hiện đề tài ngồi việc học thêm nhiều kiến thức mới, em củng cố thêm kĩ trích lọc kiến thức từ tài liệu, cách thức trình bày khóa ḷn tốt nghiệp, kĩ tiếng Anh nhiều kiến thức bổ ích khác Đây thực kinh nghiệm cho chúng em hơm q trình làm khóa ḷn tốt nghiệp sau Nhóm chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy Ngô Hải Đăng hướng dẫn giúp đỡ chúng em trình thực hiện đề tài dạy dỗ tận tình suốt thời gian qua Kính chúc thầy ln thành công, khỏe mạnh công tác tốt Em xin cảm ơn tập thể lớp10MM giúp đỡ thời gian vừa qua Chúc bạn học tập tốt TP.HCM, ngày 14 tháng 12 năm 2013 Nguyễn Trung Nguyên DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Phát xạ quang điện kim loại (a) chất bán dẫn (b) Hình 1.2: a) Photodiode chân không với cathode hoạt động chế độ phản xạ b) Sự bội hóa electron ống photomultiplier với cathode bán suốt hoạt động chế độ truyền qua c) Mặt cắt microchannel d) Sự bội hóa electron mao mạch đơn microchannel Hình 1.3: Sự tạo thành electron lỗ trống nhờ photon chất bán dẫn 10 Hình 2.1: Hiệu ứng phản xạ bề mặt hấp thụ ko hoàn toàn, hiệu suất lượng tử ɳ detector 12 Hình 2.2: Độ đáp ứng ℜ bước sóng λ0, với tham số ɳ 14 Hình 3.1: a) cặp điện tử lỗ trống sinh theo chiều x 17 b) Dòng electron dòng lỗ trống dòng tổng 17 Hình 3.2: dịng lỗ trống ih(t), dòng electron ie(t), dòng tổng i(t) 18 MỤC LỤC LỜI CẢM TẠ DANH MỤC HÌNH VẼ .3 MỤC LỤC Lời mở đầu Hiện tượng phân cực phân cực ngoài: I Sự phát xạ photoelectron: Quang dẫn II Các thuộc tính chung 11 Hiệu suất lượng tử: 11 Độ hồi đáp: .13 Thời gian hồi đáp: .15 3.1 Transit-time spread 15 3.2 Định luật Ohm: .18 3.3 Thời gian liên tục RC 19 Tài liệu tham khảo .20 Lời mở đầu Chúng ta biết loại bòng đèn thiết bị chuyển đổi lượng dòng điện thành ánh sáng, photodetector hay gọi thu quang, thiết bị có chức ngược lại, chúng chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu điện Ở chương tìm hiểu cách hoạt động loại photodetector Cách thức chúng chuyển đổi ánh sáng thành dòng điện, phân loại từ ta tìm cách ứng dụng kết hợp chúng vào thiết bị máy móc khác PHOTODETECTOR I Hiện tượng quang điện quang điện ngoài: Sự phát xạ photoelectron: Khi ta chiếu ánh sáng tới bề mặt vật liệu, lượng photo đủ lớn, electron khỏi rào bề mặt vật liệu ngồi trở thành electron tự Quá trình gọi phát xạ electron, hình minh họa cho trình kim loại Một photon ngẫu nhiên có lượng ℎ𝜗 giải phóng electron tự từ vùng dẫn Theo định luật bảo toàn lượng, electron phát xạ từ mức Fermi có động cực đại là: 𝐸 𝑚𝑎𝑥 = ℎ𝜗 − 𝑊 (1.1) Trong cơng W chênh lệch lượng mức Fermi mức chân không kim loại Công thức (1.1) gọi công thức quang phát xạ Einstein Chỉ electron nằm sát mức Fermi có động cực đại công thức (1.1); electron sâu cần tốn khoảng lượng để di chuyển tới mức Fermi, động giải phóng giảm Cơng nhỏ cho kim loại (Cs) khoảng 2eV, vậy quang detector dựa hiệu ứng quang điện từ kim loại tinh khiết sử dụng phổ nhìn thấy UV (a) Kim loại (b) Bán dẫn Hình 1.1: Phát xạ quang điện kim loại (a) chất bán dẫn (b) Trong đó: Eg lượng vùng cấm, χ: lực điện tử, W công thoát Hiệu ứng quang điện bên chất bán dẫn mơ tả hình 1b, quang electron chủ yếu giải phóng từ vùng hóa trị Tương tự ta có cơng thức cơng thức (1.1) : 𝐸 𝑚𝑎𝑥 = ℎ𝜗 − 𝑊 = ℎ𝜗 − (𝐸 𝑔 + 𝜒) (1.2) Tổng lượng 𝐸 𝑔 + 𝜒 nhỏ cỡ 1.4eV vài loại vật liệu định, vậy detector quang điện bán dẫn hoạt động gần phổ hồng ngoại hoạt động tốt vùng nhìn thấy UV Hơn nữa, hầu hết vật liệu, lực điện tử âm hình thành từ biên vùng dẫn nằm mức chân khơng, vậy, cần ℎ𝜗 lớn 𝐸 𝑔 đủ để xảy phát xạ (một lớp mỏng bán dẫn loại n, hay lớp kim loại phủ bán dẫn loại p, hay bề mặt vật liệu bị uốn cong nguyên nhân làm cho đáy vùng dẫn nằm mức chân khơng) NEA detector, ví dụ GaAs phủ Cs, đáp ứng tốt ánh sáng có bước sóng gần vùng hồng ngoại, thiện tốt hiệu suất lượng tử giảm dòng tối ( dòng rỉ) Các photocathode làm từ vật liệ vơ định hình hay oxit, sử dụng gần vùng hồng ngoại đến bước sóng gần µm Ở dạng đơn giản nhất, photodetector dựa vào hiệu ứng quang điện dạng ống chân khơng cịn gọi photodiode chân khơng hay phototubes Các electron phát từ bề mặt vật liệu quang điện gọi photocathode đến điện cực có điện cao anode Photocathode bị đục hoạt động chế độ phản xạ (hình 1.2a), hay bán suốt hoạt động chế độ truyền qua (hình 1.2b) Kết electron dịch chuyển cathode anode, xuất hiện dòng điện mạch tỉ lệ với quang thông Hiệu ứng quang điện tạo thác lũ điện tử qua trình phát xạ thứ cấp Phát xạ thứ cấp xảy quang electron tác động lên bán dẫn đặc biệt hay bề mặt cesiated-oxide ống, gọi dynode, trì mức điện cao Và kết dòng quang điện khuếch đại lên cỡ 108 Thiết bị gọi photomultiplier tube (PMT) PMT phát hiện đếm photon riêng biệt phạm vi rộng, nhiên cồng kềnh yêu cầu điện cao Một thiết bị sử dụng nguyên tắc micro channel, bao gồm hang triệu xếp dạng mao mạch ( đường kính ≈ 10 µm) tạo thủy tinh có đọ dày cỡ 1mm Cả mặt phủ lớp mỏng kim loại đóng vai trị điện cực (hình 1.2c) Bên vách mao mạch phủ lớp vật liệu phát điện tử thứ cấp, vậy hoạt động dynode liên tục, vị trí xảy bội hóa dịng quang điện (hình 1.2d) Tín hiệu quang thơng yếu chuyển thành tín hiệu quang điện rõ ràng hơn, đo trực tiếp Hơn nữa, tín hiệu điện thơng chuyển lại thành tín hiệu quang hình (được khuếch đại) cách phủ lớp phosphor đóng vai trò điện cực sau để tạo ánh sáng thông qua cathodoluminescence Sự kết hợp gọi khuếch đại tín hiệu Hình 1.2: a) Photodiode chân không với cathode hoạt động chế độ phản xạ b) Sự bội hóa electron ống photomultiplier với cathode bán suốt hoạt động chế độ truyền qua c) Mặt cắt microchannel d) Sự bội hóa electron mao mạch đơn microchannel Quang dẫn Các photodetector hiện đại hoạt động dựa hiệu ứng quang điện trong, hạt bị photon kích thích (electron lỗ trống) mẫu Các detector quang dẫn nhận ánh sáng trực tiếp làm tăng tính dẫn điện vật liệu Trong bán dẫn, electron nhận lượng từ photon dịch chuyển từ vùng hóa trị lên vùng dẫn (hình 1.3) Đồng thời để lại lỗ trống vùng hóa trị Khi áp điện trường vào, có dịch chuyển electron lỗ trống, dẫn đến tạo thành dịng điện mạch Hình 1.3: Sự tạo thành electron lỗ trống nhờ photon chất bán dẫn Photodiode detector bán dẫn, với lớp tiếp xúc p-n, hoạt động dựa hiện tượng quang điện Photon hấp thụ vùng nghèo để tạo nên electron lỗ trống Dưới tác dụng điện trường nội, hạt mang điện dịch chuyển hướng đối diện gây dòng điện mạch Một vài photodetector kết hợp với khuếch đại nên dễ phát hiện tín hiệu Nếu điện trường lớp nghèo photodiode đủ lớn, điện áp phân cực ngược lớn, electron lỗ trống gia tốc va chạm kết hợp với electron lỗ trống khác làm nhanh q trình ion hóa Thiết bị sử dụng khuếch đại nội gọi avalanche photodiodes (diode quang thác) ( APDs) APD sử dụng luân phiên hay kết hợp thiết bị khuếch đại laser, tín hiệu quang khuếch đại trước phát hiện Mỗi chế khuếch đại có cách khuếch đại riêng, nhiên, với detector bán dẫn để tăng dòng quang điện lên dựa vào trình bản:  Sự sản sinh: Hấp thụ photon sinh hạt mang điện tự  Sự dịch chuyển: áp điện trường vào làm di chuyển hạt mang điện để tạo dòng điện mạch 10  Sự gia tăng: diode quang thác, hạt mang điện gia tốc điện trường mạnh, va chạm vào điện tử lỗ trống khác làm cho q trình ion hóa xảy nhanh II Các thuộc tính chung Hiệu suất lượng tử: Hiệu suất lượng tử ɳ (0 < ɳ < 1) photodetector xác suất photon ngẫu nhiên đập vào tạo hạt mang điện Không phải tất photon đập vào sinh điện tử lỗ trống khơng phải tất chúng hấp thụ Ví dụ hình 4, vài photon bj phản xạ tới bề mặt detector ko hấp thụ vật liệu không đủ độ sâu Hơn nữa, vài cặp electron trống sinh gần bề mặt nhanh chóng tái hợp có q nhiều tâm tái hợp bề mặt Hiệu suất lượng tử biểu diễn: ɳ = (1 − ℛ ) 𝜁 [1 − exp(−𝛼𝒅)] (2.1) Với ℛ hệ số phản xạ bề mặt, ζ phần trăm cặp electron lỗ trống đóng góp vào dịng quang điện 𝛼 hệ số hấp thụ vật liệu (cm-1), d độ sâu detector Công thức (2.1) tạo thành từ yếu tố:  Yếu tố đầu tiên: (1 − ℛ ) đặc trưng cho phản xạ bề mặt, giảm phản xạ cách phủ màng chống phản xạ Một vài định nghĩa hiệu suất lượng tử bỏ qua phản xạ bề mặt xem xét riêng  Yếu tố thứ ζ : phần trăm cặp điện tử lỗ trống không bị tái hợp bề mặt vật liệu đóng góp vào q trình quang điện Có giảm tái hợp cách cẩn thận xử lí vật liệu 11 𝒅 ∞  Yếu tố thứ 3: ∫ 𝑒 −𝛼𝑥 𝑑𝑥/ ∫ 𝑒 −𝛼𝑥 𝑑𝑥 = [1 − exp(−𝛼𝒅)] đặc trưng 0 cho tỉ lệ photon hấp thụ Bằng cách tăng d ta có giá trị cực đại yếu tố Và tất nhiên giảm hiệu suất ánh sáng khơng tập trung vào vị trí detector Sự phụ thuộc hiệu suất lượng tử vào bước sóng: Hiệu suất lượng tử ɳ phụ thuộc bước sóng, hệ số hấp thụ 𝛼 phụ thuộc vào bước sóng Nếu bước sóng λ0 có giá trị lớn ɳ nhỏ, hấp phụ xảy λ0 ≥ λg = hc0/Eg (năng lượng photo nhỏ lượng vùng cấm ánh sáng truyền qua) Bước sóng vùng cấm λg đặc trưng cho vật liệu bán dẫn Nếu λ0 nhỏ ɳ giảm hầu hết photon hấp thụ gần bề mặt thiết bị, gần bề mặt, thời gian tái tổ hợp ngắn, làm cho hạt mang điện tái hợp trước vào dòng điện Hình 2.1: Hiệu ứng phản xạ bề mặt hấp thụ ko hoàn toàn, hiệu suất lượng tử ɳ detector 12 Khoang cộng hưởng: tăng hiệu suất lượng tử ɳ điều chỉnh cấu trúc detector, cho ánh sáng tương tác với vật liệu cảm quang nhiều lần Điều tương đương với việc làm tăng độ rộng vùng nhạy quang d, vậy tăng độ hấp phụ giảm lượng photon truyền qua Có thể làm điều cách đặt photodetector vào buồng cộng hưởng, để bẫy ánh sáng làm tăng hiệu suất lượng tử Độ hồi đáp: Độ hồi đáp photodectector liên quan đến dòng điện ip mạch lượng quang tác dụng lên Nếu photon tới tạo cặp điện tử lỗ trống, qang thơng điện thơng Ta có: 𝑖 𝑝 = 𝑒𝛷, lượng quang: 𝑃 = ℎ𝜗𝛷 (𝑤𝑎𝑡𝑡)và tần số 𝜗 làm phát sinh dòng 𝑖 𝑝 = 𝑒𝑃/ℎ𝜗 Tuy nhiên, phần photon tới sinh dòng điện, cho nên: 𝑖 𝑝 = ɳ𝑒𝛷 = ɳ𝑒𝑃 ℎ𝜗 ≡ ℜ𝑃 (2.2) Đại lượng đặc trưng cho liên quan dòng điện lượng quang ℜ gọi độ hồi đáp photodetector ℜ= ɳ𝑒 ℎ𝜗 =ɳ 𝜆 1.24 (2.3) Cần phải phân biệt độ hồi đáp photodetector độ hồi đáp diode phát quang Độ hồi đáp hàm tuyến tính hiệu suất quang điện ɳ bước sóng khơng gian λ0 biểu hiện công thức (2.3) hình 2.2 13 Hình 2.2: Độ hồi đáp ℜ bước sóng λ0, với tham số ɳ Để ɳ = 1, ℜ = λ0 = 1.24 Sỡ dĩ có tỉ lệ ℜ với λ0 bở vì, hồi đáp định nghĩa dựa lượng quang, hầu hết photodetector tạo dòng tỉ lệ với quang thông 𝛷 𝛷= 𝑃 𝑃𝜆0 = ℎ𝜗 ℎ𝑐0 Tích 𝑃𝜆0 cố định, muốn tăng P ta phải giảm 𝜆0 Trong số detector nhiệt đáp ứng lại lượng quang quang thông, độ đáp ứng không phụ thuộc vào bước sóng Trên đồ thị ta thấy, hiệu suất lượng tử lớn 1, nên bước sóng bị giớ hạn dù có tăng độ hồi đáp Nên độ hồi đáp bị giảm lượng quang lớn Khi đó, detector bị bão hịa, nên có phạm vi hoạt động cho detector, phạm vi đó, detector tỉ lệ với lượng quang cách tuyến tính Độ lợi: Các cơng thức xác định dựa giả thiết cặp quang điện tạo điện tích e mạch photodetector, nhiên, thực tế 14 lại có nhiều thiết bị tạo điện tích q khác với e Ta nói thiết bị vậy có độ lợi Độ lợi G định nghĩa số electron trung bình mạch tạo cặp quang điện: 𝐺 ≡ 𝑞/𝑒 (2.4) Do có xuất hiện độ lợi, nên công thức (2.2) (2.3) thành: 𝑖 𝑝 = ɳ𝑞𝛷 = ℜ= ɳ𝐺𝑒 ℎ𝜗 = ɳ𝐺 ɳ𝐺𝑒𝑃 ℎ𝜗 𝜆 1.24 (2.5) (2.6) Thời gian hồi đáp: 3.1 Transit-time spread Khi áp điện trường E lên bán dẫn kim loại làm tăng tốc độ hạt mang điện tự Khi tốc độ hạt mang điện tăng, làm tăng va chạm với ion nút mạng, làm trạng thái cân chuyển động nhiệt Nó gần khiếm khuyết pha nguyên tử tạp chất Những va chạm làm hạng chế chuyển động hạt mang điện Kết chúng di chuyển tốc độ trung bình với gia tốc khơng đổi Vì vậy ta có vận tốc hạt mang điện: = 𝑎 𝜏 𝑐𝑜𝑙 , với 𝑎 = 𝑒𝐸/𝑚 gia tốc, 𝜏 𝑐𝑜𝑙 thời gian lần va chạm Các hạt mang điện trôi theo hướng từ trường với vận tốc trôi: v = 𝑒𝑎𝜏 𝑐𝑜𝑙 𝐸/𝑚, thông thường viết dạng: v = 𝜇𝐸 (3.1) Trong đó: 𝜇 = 𝑒𝜏 𝑐𝑜𝑙 /𝑚 độ linh động hạt tải 15 Sự dịch chuyển hạt mang điện photodetector tạo dịng điện mạch ngồi Để xác định độ lớn dòng i(t), ta xét cặp điện tử-lỗ trống sinh theo hướng x tùy ý vật liệu bán dẫn có chiều dài w, áp vào điện V ( hình 6a) Nếu hạt mang điên mang điện tích Q, dịch chuyển đoạn dx khoảng thời gian dt, điện trường có độ lớn E=V/w, ta được: -QEdx = -Q(V/w)dx Năng lượng cung cấp cho mạch ngoài, lượng mạch i(t)Vdt vậy ta được: i(t)Vdt = -Q(V/w)dx  i(t) = -(Q/w)(dx/dt) = -(Q/w)v(t) Hạt mang điện di chuyển với vận tốc trơi v(t) theo hướng x tạo dịng điện mạch xác định định lý Ramo: 𝑖 ( 𝑡) = − 𝑄 𝑤 𝑣 ( 𝑡) (3.2) Giả sử lỗ trống di chuyển với vận tốc vh, electron di chuyển với vận tốc ve, từ công thức (1.1-10) ta có dịng lỗ trống ih= -e(-vh)/w, dịng electron ie= - eve/w (hình 3.1b) Mỗi hạt mang điện góp phần làm cho dịng điện chuyển động lâu Nếu hạt mang điện tiếp tục dic huyển biên vật liệu, lỗ trống khoảng thời gian x/vh electron khoảng thời gian (w-x)/ve (hình 3.1a) Trong chất bán dẫn, ve thường lớn vh nên để hết bề rộng cần khoảng thời gian x/vh , khoảng thời gian gọi thời gian lan truyền Đây yếu tố quan để giới hạn tốc độ hoạt động detector bán dẫn Người ta có khuynh hướng cho điện tích tạo mạch 2e, photo giải cặp điện tử lỗ trống, có điện tích Nhưng thật 16 điện tích tạo e, tính tổng điện tích q mạch ngồi bao gồm hai dịng electron lỗ trống: 𝑞= 𝑒 𝑣ℎ 𝑥 𝑤 𝑣ℎ + 𝑒 𝑣 𝑒 𝑤−𝑥 𝑤 𝑣𝑒 𝑥 𝑤−𝑥 𝑤 𝑤 = 𝑒( + )= 𝑒 (3.3) Hình 3.1: a) cặp điện tử lỗ trống sinh theo chiều x b) Dòng electron dòng lỗ trống dòng tổng Kết độc lập với vị trí điện tử lỗ trống sinh phương x Thời gian lan truyền quan trọng điện tử lỗ trống tạo đồng suốt vật liệu ( hình 3.2) Với vh < ve, toàn chiều rộng, thời gian lan truyền w/vh lớn x/vh Điều xả chiếu sáng đồng tạo hạt mang điện vị trí, kể x=w, nơi mà quãng dịch chuyển lỗ trống xa trước tái hợp x = 17 Hình 3.2: dịng lỗ trống ih(t), dịng electron ie(t), dịng tổng i(t) Tóm lại, định lý Ramo chứng minh rằng, điện tích giải phóng mạch ngồi khơng phải lập tức, không nhiều thời gian Các điên tích di chuyển dây dẫn dường bị kéo chậm lại bên đẩy chậm bên nên phải tí thời gian để mạch ngồi 3.2 Định ḷt Ohm: Thay xét điện tích điểm Q, ta xét mật độ điện tích ϱ, tổng điện tích photodetector ϱAw, với A diện tích mặt cắt ngang (hình 3.1a), từ định lý Ramo (1-10), ta có: i(t) = -( ϱAw/w)v(t) = - ϱAv(t), nên mật độ dòng theo trục x là: J(t) = -i(t)/A = ϱv(t),dạng vector công thức là: ʝ = 𝜚𝐯 (3.4) Kết hợp (1-12) (1-9), ta được: J = σE, với σ độ dẫn điện trung bình: 𝜎 = 𝜚𝜇 = 𝑒𝜚𝜏col /𝑚 = 𝑁𝑒 𝜏col /𝑚 (3.5) Với N số hạt mang điện đơn vị diện tích Tổng quát hơn, định luật Ohm: ʝ = 𝛔𝛆 (3.6) 18 Với vật liệu dẫn điện đồng có thiết diện A chiều dài w, J = σE viết sau: 𝑖 = ( 𝜎𝐴/𝑤) 𝐸𝑤 = ( 𝜎𝐴/𝑤) 𝑉 = 𝐺𝑉 = 𝑉/𝑅 Với G R độ dẫn điện trở vật liệu, từ định luật Ohm viết lại dạng quen thuộc: V=iR (3.7) 3.3 Thời gian liên tục RC Điện trở R điện dung C photodetector yếu tố mạch làm phát sinh thời gian liên tục RC, 𝜏 𝑅𝐶 = 𝑅𝐶 Sự kết hợp điện trở điện dung để tích hợp với dịng output detector, vậy làm kéo dài khả đáp ứng xung Khả đáp ứng xung biểu diễn thông qua thời gian liên tục thời gian vận chuyển, xác định dòng i(t) (hình 3.2) với hàm mũ: (1/RC)exp(-t/RC) Photodetector bao gồm nhiều loại khác có hạn chế tốc độ đáp ứng, vậy cần xét xét loại trường hợp cụ thể Và cuối cùng, quan tâm đến vật liệu cấu trúc photodetector để điều chỉnh được lợi băng thông Tăng kết có lợi ngược lại giảm băng thơng Cần cân độ nhạy thời gian đáp ứng cần thiết để tăng hiệu photodetector 19 Tài liệu tham khảo [1] SalehB.E.A.,TeichM.C.FundamentalsofPhotonics(Wiley,2ed,2007) (ISBN9780471358329)(K)(T)(600dpi)(1201s) [2] Wikipedia.org 20 ... KHOA HỌC VẬT LIỆU BỘ MÔN VẬT LIỆU NANO VÀ MÀNG MỎNG  NGUYỄN TRUNG NGUYÊN MSSV: 1019099 Đề tài: PHOTODETECTOR SEMINAR LÝ THUYẾT Chuyên ngành: Vật liệu Nano Màng mỏng CÁN BỘ... chạm vào điện tử lỗ trống khác làm cho q trình ion hóa xảy nhanh II Các thuộc tính chung Hiệu suất lượng tử: Hiệu suất lượng tử ɳ (0 < ɳ < 1) photodetector xác suất photon ngẫu nhiên đập vào... tất photon đập vào sinh điện tử lỗ trống khơng phải tất chúng hấp thụ Ví dụ hình 4, vài photon bj phản xạ tới bề mặt detector ko hấp thụ vật liệu không đủ độ sâu Hơn nữa, vài cặp electron