本发明专利技术揭示一种光倍增管，其包含半导体光电阴极及光电二极管。值得注意地，所述光电二极管包含：p掺杂型半导体层；n掺杂型半导体层，其形成于所述p掺杂型半导体层的第一表面上，以形成二极管；及纯硼层，其形成于所述p掺杂型半导体层的第二表面上。在所述半导体光电阴极与所述光电二极管之间的间隙可为小于约1毫米或小于约500微米。所述半导体光电阴极可包含氮化镓，例如一或多个p掺杂型氮化镓层。在其它实施例中，所述半导体光电阴极可包含硅。此半导体光电阴极可进一步包含在至少一个表面上的纯硼涂层。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】光倍増管、图像传感器及使用PMT或图像传感器的检验系统优先权串请案此申请案主张2013年4月I日申请的标题为“PMT、图像传感器和使用PMT或图像传感器的检验系统(PMT, Image Sensor, and an Inspect1n System Using a PMT or ImageSensor) ”的美国临时专利申请案61/807，058的优先权，且所述专利申请案以引用的方式并入本文中。_3] 相关串请案此申请案涉及2012年12月10日申请的标题为“电子轰击电荷耦合装置及使用EBCCD检测器的检验系统(Electron-bombarded charge-coupled device and inspect1nsystems using EBCCD detectors) ” 的美国专利申请案 13/710，315、2012 年 6 月 12 日申请的标题为“电子轰击(XD及使用电子轰击(XD检测器的检验系统(Electron-bombardedCCD and inspect1n systems using electron-bombarded CCD detectors)，，的美国临时专利申请案61/658，758、2013年3月10日申请的标题为“带有硼层的背照式传感器(Back-1lluminated sensor with boron layer) ” 的美国专利申请案 13/792，166 及 2013年7月22日申请的标题为“包含带有硼层的硅衬底的光电阴极(PH0T0CATH0DE INCLUDINGSILICON SUBSTRATE WITH BORON LAYER) ” 的美国专利申请案 13/947，975。所有上述申请案以引用的方式并入本文中。
技术介绍
在技术中已知使用碱金属光电阴极及对红外线敏感的II1-V半导体(例如GaAs)光电阴极的光倍增管(PMT)及电子轰击电荷耦合装置(EBCCD)用于红外线及可见波长。仅发现碱金属光电阴极广泛用于紫外线(UV)波长。图1说明已知PMT 100，其包含光电阴极102、聚焦电极104、多个电子倍增器电极105 (出于说明性目的展示三个，但更常见数目将为五与十二之间)，及阳极106。在真空密封管109中含有所有这些组件。光电阴极102、聚焦电极104、电子倍增器电极105及阳极106具有电连接(为简明起见未展示)。每一电子倍增器电极105保持在相对于先前电子倍增器电极105 (或第一电子倍增器电极的光电阴极102)的微小正电压下。阳极106保持在相对于最后电子倍增器电极的较正的电压下。当由光电阴极102吸收入射光子101时，存在从光电阴极102射出一或多个电子103的适度高概率(在实际装置中通常在约10%与50%之间)。聚焦电极104偏转电子103以使大部分电子103将撞击第一电子倍增器电极。当电子103撞击电子倍增器电极105时，其将通常导致从所述电子倍增器电极105射出多个(通常约10个)二次电子。图1通过展示离开每一电子倍增器电极105的虚线比撞击其的虚线更多来说明此射出。从一个电子倍增器电极射出的大部分电子撞击下一个电子倍增器电极。此重复多次直到经放大的信号撞击阳极106。因此，在PMT中具有越多电子倍增器电极105，增益越大，但装置响应单一光子所需的时间越长。由于来自一个电子倍增器电极的一些电子可能错失下一个电子倍增器电极且撞击另一电子倍增器电极或阳极106，因此更多电子倍增器电极105也意味着响应于单一光子的更宽泛电脉冲，且因此意味着更慢的装置。尽管图1说明透射光电阴极，其中从光电阴极相对于入射光子的相对侧射出光电子，但在技术中还已知反射光电阴极，其中从光电阴极的与入射光子相同的侧射出光电子。约350纳米和更短的UV波长对应于约3.5电子伏特(eV)和更大的光子能量。当由光电阴极102吸收高能量光子时，产生具有一个(或若干)电子伏特的能量的电子103。在所述电子离开光电阴极102且通过电场加速之后，所述电子朝向电子倍增器电极105及阳极106(或在电子轰击图像传感器中的图像传感器)行进。由于其速率的量值及方向归因于其初始动能(例如，一或多个电子伏特)而扩展，电子103随着其朝向下一表面行进而横向扩展。此外，这些光电子也在不同时间到达所述表面。在图像传感器中，这些不同到达时间导致图像的模糊。在PMT 100中，这些不同到达时间减慢PMT的响应时间，因为单一经吸收的光子导致(至少部分)归因于电子的到达时间中的扩展而在时间上展延的电流的脉冲。PMT 100的另一缺点在于为检测单一光子，需要多个增益级(电子倍增器电极105)以使来自单一光子的信号大于背景噪声。多个电子倍增器电极进一步减慢PMT 100的响应时间。此外，使用大部分常规光电阴极检测单一光子需要在暴露到亮光之后在暗电流安定到低电平之前的暗调适时间的周期。一些光电阴极需要冷却以将暗电流降低到允许单一光子的可靠检测的电平。因此，需要在UV波长下具有高量子效率同时产生具有低能量扩展的电子的光电阴极。还需要并入此高效、低电子能量扩展的光电阴极的PMT。还需要具有单一光子敏感性、快速响应及从高水平的光快速恢复到完全敏感性的PMT。还需要具有高量子效率、高空间分辨率及低噪声的电子轰击图像传感器(例如，电子轰击电荷耦合装置(CCD)或电子轰击CMOS图像传感器)。还需要使用UV波长且并入高效率、低噪声的PMT、EBC⑶或电子轰击CMOS图像传感器的暗场晶片、光掩模或分划板检验系统。
技术实现思路
描述并入高效、低电子能量扩展的光电阴极的光倍增管。此光倍增管包含半导体光电阴极及光电二极管。显著地，所述光电二极管包含Φ掺杂型半导体层；n掺杂型半导体层，其形成于所述P掺杂型半导体层的第一表面上以形成二极管；及纯硼层，其形成于所述P掺杂型半导体层的第二表面上。在所述半导体光电阴极与所述光电二极管之间的间隙可为小于约I毫米或小于约500微米。在一个实施例中，所述半导体光电阴极可包含氮化镓。举例来说，所述半导体光电阴极可包含一或多个P掺杂型氮化镓层。在另一实施例中，所述半导体光电阴极可包含硅。此半导体光电阴极可进一步包含在至少一个表面上的纯硼涂层。还描述用于检验样品的系统。此系统包含用于产生光的激光系统。第一组件将所述光引导到所述样品。第二组件将光从所述样品引导到一或多个检测器。至少一个检测器包含光倍增管，所述光倍增管并入高效、低电子能量扩展的光电阴极，如本文中所描述。与不具有电子倍增器电极或微通道板的现有技术装置相比，在本文中描述的所述PMT及图像传感器具有更高增益，且与使用电子倍增器电极或微通道板的现有技术装置相比，在本文中描述的所述PMT及图像传感器具有更快响应时间。与具有类似增益的现有技术装置相比，在本文中描述的所述图像传感器可具有更高空间分辨率。在本文中描述的所述PMT及图像传感器比许多现有技术装置更简单且因此制造可更便宜且可具有更长操作寿命O小缺陷散射低水平的光。更敏感的检测器允许暗场检验系统检测更小缺陷或粒子。具有更好空间分辨率的检测器允许暗场检验系统检测更小缺陷或粒子。具有更快响应时间的检测器允许系统更快运行且降低检验时间，由此增大所述系统对于最终用户的价本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光倍增管，其包括：半导体光电阴极；及光电二极管，其包含：p掺杂型半导体层；n掺杂型半导体层，其形成于所述p掺杂型半导体层的第一表面上以形成二极管；及纯硼层，其形成于所述p掺杂型半导体层的第二表面上。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：勇霍·亚历克斯·庄，戴维·L·布朗，约翰·费尔登，
申请(专利权)人：科磊股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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