单光子探测器达到了光电探测的极限灵敏度，InP/InGaAs 短波红外单光子探测器 (SPAD) 是目前制备技术较为成熟且获得广泛应用的单光子探测器。通过半导体热电制冷 (TEC) 即可达到其工作温度 (−40 ℃ 左右)，具有体积小、成本低，方便安装和携带的应用优势；另外，基于常规半导体二极管的芯片制造工艺很容易实现大面阵单光子阵列，除了探测微弱信号，还具备三维数字成像功能。国外包括美国、瑞士、意大利、韩国、日本等对InP/InGaAs SPAD进行了长期持续的研究，目前已研制出单管的货架产品，性能还在不断地优化和改进之中。国外研制的单光子探测器阵列获得了清晰的三维成像效果，并广泛应用于激光雷达三维成像、远距离目标探测、激光通信等领域。国内包括重庆光电技术研究所、中国科学院上海技术物理所、西南技术物理研究所、中国科学技术大学、云南大学等对InP/InGaAs SPAD芯片进行了器件设计和器件制备研究，目前单管芯片已经达到与国外报道相当的性能。国内单光子探测器阵列的研究获得了一定的进展，但芯片规模和器件性能有待进一步提升。

近10年国内外研究团队通过优化器件结构、制备工艺以及雪崩信号提取电路显著提高了 InP/InGaAs SPAD的性能，高探测效率、低暗计数率、室温InP/InGaAs短波红外单光子探测器获得快速发展。提高工作温度到室温或零度以上，是降低后脉冲的一个有效解决途径，同时可显著减小封装体积、降低成本。具有更小温度系数、带隙更宽且与吸收层 InGaAs晶格匹配InGaAs/In0.52Al0.48As SPAD，其探测效率、暗计数率目前不如 InP/InGaAs SPAD，需要进一步改进提高。随着对三维成像的巨大发展需求，单光子焦平面阵列在规格和性能方面的提升是目前单光子探测器研究的一个重要工作。利用InAlAsSb合金材料制备的雪崩光电二极管显示了较高的量子效率和稳定的雪崩增益，有望应用于高性能短波红外单光子探测器制备。

量子器件研究课题组依托于云南省量子信息重点实验室、云南大学物理与天文学院，团队主要针对InP/InGaAs单光子探测器的自主优化设计、器件研制、性能测试分析和实际应用开展系统的研究工作，同时进行新材料、新结构、新机理红外单光子探测器的研究。