用于电磁辐射感测的检测器结构制造技术

一种具有至少两个电磁辐射传感器单元(140‑144)的装置，该传感器单元包括作为电磁辐射吸收材料的石墨烯和在所述至少两个传感器单元之间的电连接(150‑155)。该电连接至少部分地由石墨烯制成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电磁辐射感测的检测器结构
本申请总地涉及被配置用于电磁辐射感测的检测器结构，并且特别地但不排他地涉及x射线检测器结构。
技术介绍
本节说明了有用的背景信息，而不承认此处所述的任何技术就代表现有技术。图像传感器是将光学图像转换成电信号的装置。它已被广泛应用于各种成像设备。图像传感器的示例包括CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器和CCD(电荷耦合器件)传感器。取决于图像传感器的特性，传感器例如可以被配置为在可见光波长上、在紫外或红外波长上、或在x射线波长上操作。
技术实现思路
在权利要求中阐述了本专利技术的示例的各个方面。根据本专利技术的第一示例方面，提供了一种包括传感器结构的装置，所述传感器结构包括：至少两个电磁辐射传感器单元，传感器单元包括作为电磁辐射吸收材料的石墨烯；和至少两个传感器单元之间的电连接，其中，电连接至少部分地由石墨烯制成。在示例实施例中，电连接完全由石墨烯制成。在示例实施例中，装置包括由石墨烯制成的多个电连接和多个所述传感器单元。在示例实施例中，传感器单元形成传感器单元行或传感器单元阵列。在示例实施例中，传感器单元之间的电连接包括延伸到传感器单元中的石墨烯层。在示例实施例中，所述传感器单元形成传感器单元行，并且所述传感器单元之间的电连接包括延伸穿过传感器单元行的传感器单元的石墨烯层。在示例实施例中，传感器单元形成传感器单元行，并且传感器单元之间的电连接包括在传感器单元行的传感器单元之上延伸的石墨烯层。在示例实施例中，传感器结构包括延伸穿过该结构的多个传感器单元的石墨烯层。在示例实施例中，延伸穿过该结构的多个传感器单元的石墨烯层在传感器单元之间形成电连接。在示例实施例中，传感器单元包括多个堆叠的电磁辐射感测单元，其中，每个感测单元包括由石墨烯制成的电磁辐射感测层。在示例实施例中，传感器单元包括20-40个所述堆叠的电磁辐射感测单元，并且其中，每个感测单元中的电磁辐射感测层包括10-30个石墨烯层。在示例实施例中，传感器单元是x射线传感器单元。在示例实施例中，该装置是x射线检测器。根据本专利技术的第二示例方面，提供了一种方法，包括：在包括至少两个传感器单元的传感器结构的传感器单元中检测电磁辐射，该传感器单元包括作为电磁辐射吸收材料的石墨烯；和通过至少部分由石墨烯制成的电连接递送去往和来自传感器单元的电信号。在上文中已经说明了本专利技术的不同的非约束性的示例方面和实施例。上文中的实施例仅用于解释在本专利技术的实施中可使用的所选方面或步骤。一些实施例可以仅参考本专利技术的某些示例方面来呈现。应当理解，相应的实施例也可以应用于其他示例方面。附图说明为了更全面地了解本专利技术的示例实施例，现在参考结合附图做出的以下描述，其中：图1示出根据本专利技术的示例实施例的传感器结构的俯视图；图2A示出根据本专利技术的示例实施例的传感器结构的截面图；图2B示出根据本专利技术的另一示例实施例的传感器结构的截面图；图3示出示例传感器单元的俯视图；图4A示出示例传感器单元的截面图；图4B示出另一示例传感器单元的截面图。图5A示出示例传感器单元的俯视图；图5B示出具有行和列电极的示例传感器单元的俯视图；图5C示出示例传感器单元的电路图；图6A-图6D示出具有两个传感器单元的示例传感器结构的截面图；图7示出图示根据本专利技术的示例实施例的方法的流程图；和图8示出图示根据本专利技术的示例实施例的制造方法的流程图。具体实施方式通过参考图1至图8，可以理解本专利技术的示例实施例及其潜在的优点。在本文档中，相同的附图标记表示相同的部分或步骤。图像传感器通常包括像素网格。每个像素的面积通常从1μm×1μm(一平方微米)至100μm×100μm。传感器单元覆盖一个像素的区域，并且将传感器单元组合成单元阵列以形成传感器。也可以使用单行的传感器单元。在x射线成像中，需要可弯曲或可拉伸的检测器结构，因为将要进行x射线照射的主体在各种应用领域中可以具有各种不同的形式。除了x射线成像之外，可弯曲或可拉伸的结构一般可以适用于电磁辐射检测器。在一个示例实施例中，去往或来自诸如x射线检测器结构之类的电磁辐射检测器结构的传感器单元的电连接(互连)由石墨烯制成。以这种方式，由于石墨烯是强韧且柔性的材料，因此实现了柔性或可弯曲或可拉伸的检测器结构。如果检测器结构需要可弯曲到小的半径，则可以使用小的像素尺寸。例如，本专利技术的实施例可以应用于医疗或安全的x射线摄像机。在一个示例实施例中，电磁辐射检测器结构的传感器单元也由石墨烯制成，更具体地，传感器单元包括多层石墨烯结构。在一个实施例中，传感器单元是由石墨烯制成的x射线传感器单元。在一个实施例中，将通过薄电介质隔开的多层石墨烯用作x射线吸收材料。在一个实施例中，x射线传感器单元包括通过薄电介质隔开的若干石墨烯场效应晶体管(GFET)层。在示例实施例中，传感器单元包括多个石墨烯层或多个石墨烯层堆叠。在下文中，讨论了x射线传感器，但是所公开的结构也可以用于其他电磁辐射的检测。例如，当检测到的x射线具有低于1keV的能量时，200nm厚的石墨烯层吸收入射辐射的足够大的部分。传感器单元的每个石墨烯层的像素漏电极和源电极处于一定距离处，使得当热电子和空穴生成到一些石墨烯层或石墨烯层堆叠中时，x射线光子被吸收，并且产生出的电子和空穴或者从石墨烯原子中被敲出的电子到达源电极和漏电极而没有显著的重组。当吸收的x射线发射电子并且使碳原子离子化时，电子在附近的石墨烯层中被迅速吸收。目标x射线能量处的吸收方法是光电吸收、非弹性散射和弹性散射，从而为传感器结构提供能量。在源电极和漏电极之间施加小的电压差偏置，该电压差偏置通过外部电源电压而产生，通过从具有不同功函数的适当材料选择电极而产生，或者通过电极附近区域的化学掺杂而产生。在一个实施例中，通过用如有源传感器的类似分层结构组成的柔性箔来覆盖传感器单元的表面，制造出环境光吸收过滤器——所谓的x射线窗口，使得x射线窗口可弯曲和柔性但没有电极和电子。在替代实施例中，传感器结构中包括更多的石墨烯层，并且取决于环境光条件，传感器单元外表面附近的石墨烯层不用于信号检测，而仅用作x射线窗口。在一个示例实施例中，使用系统范围(system-wide)的石墨烯层，使得在传感器单元之间形成互连的石墨烯层延伸到传感器单元中。形成互连并延伸到传感器单元中的石墨烯层可以形成传感器单元的一部分。例如，行访问电极和/或列访问电极和/或由石墨烯制成的其它电连接延伸穿过传感器结构的行或列中的所有像素或传感器单元。替换地或另外地，电连接可以在像素或传感器单元上方或下方延伸。在示例实施例中，传感器结构包括从结构的传感器单元延伸到传感器单元之间的电连接的石墨烯层。石墨烯层可以延伸穿过传感器结构的多个传感器单元。这样的石墨烯层可以在传感器单元之间形成电连接。在一个实施例中，到传感器单元的源电极和漏电极的连接被实施为边缘接触，顶部接触，底部接触，或者通过使用这些接触的任何组合来实施。这些连接可用于从石墨烯互连形成到传感器单元的源电极和漏电极的连接。例如，可以使用石墨烯边缘连接在传感器单元电极和石墨烯行和列访问互连条之间创建金属到石墨烯连接。在示例实施例中，传感器单元的源电极和漏电极由与实际的传感器相同的石墨烯层制成。在这种情况下，例如可以使用化学掺杂使电极功能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括传感器结构，所述传感器结构包括：至少两个电磁辐射传感器单元，所述传感器单元包括作为电磁辐射吸收材料的石墨烯；和所述至少两个传感器单元之间的电连接，其中，所述电连接至少部分地由石墨烯制成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.22 EP 14199610.81.一种装置，包括传感器结构，所述传感器结构包括：至少两个电磁辐射传感器单元，所述传感器单元包括作为电磁辐射吸收材料的石墨烯；和所述至少两个传感器单元之间的电连接，其中，所述电连接至少部分地由石墨烯制成。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电连接完全由石墨烯制成。3.根据任一前述权利要求所述的装置，包括由石墨烯制成的多个所述电连接和多个所述传感器单元。4.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述传感器单元形成传感器单元行。5.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述传感器单元形成传感器单元阵列。6.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述传感器单元之间的所述电连接包括延伸到所述传感器单元中的石墨烯层。7.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述传感器单元形成传感器单元行，并且所述传感器单元之间的所述电连接包括延伸穿过所述传感器单元行的传感器单元的石墨烯层。8.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述传感器单元形成传感器单元行，并且所述传感器单...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·武帝莱南，M·劳瓦拉，
申请(专利权)人：诺基亚技术有限公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI