光电管和制造方法技术

一种适合于检测光子(101)的光电管(100)，其包括：电子喷射器(108)，其配置成用于回应于入射光子(101)来发射电子(109)；检测器(110)，其配置成用于收集电子(109)并且提供代表入射光子(101)的输出信号；电极(104)，其配置成用于施加电压来驱使电子(109)到检测器(110)；以及一个或多个侧壁(105)，其在电极(104)与检测器(110)之间形成孔(107)的包络，其中电子喷射器(108)在孔(107)内部并且接合到电极(104)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光电管和制造方法
本文的公开涉及管，特别涉及光电管和制造方法。
技术介绍
光电管或光电池或光电发射管可以是对电磁谱的紫外、可见和近红外范围内的光的灵敏检测器。光电倍增管是真空光电管，其能够使入射光产生的电流倍增许多次，从而在光的入射通量非常低时能够检测单个光子。光电倍增管在核和粒子物理学、天文学、医学诊断(包括验血)、医学成像、电影胶片扫描、雷达干扰和高端图像扫描器(称为鼓式扫描器)中具有重要应用。常规的光电倍增管(PMT)包括外壳，其包含光电阴极、若干电子倍增极和电子集电极。由于光电效应，进入管且入射在光电阴极上的光导致光电阴极发射电子。电子撞击连续电子倍增极，从而通过二次发射引起电子倍增。在撞击最后的电子倍增极后，电子被集电极收集并且用于检测入射光。尽管连续电子倍增极通过二次发射而有助于使到达集电极的电子的数量增加，连续电子倍增极还使得常规PMT变得庞大、笨重且难以生产。
技术实现思路
本文公开适合于检测光子的光电管，该光电管包括：电子喷射器，其配置成用于回应于入射光子来发射电子；检测器，其配置成用于收集电子并且提供代表入射光子的输出信号；电极，其配置成用于施加电压来驱使电子到检测器；以及一个或多个侧壁，其在电极与检测器之间形成孔的包络，其中电子喷射器在孔内部并且接合到电极。根据实施例，孔包括电子喷射器与检测器之间的空区。根据实施例，光电管进一步包括接合到一个或多个侧壁中的每个的内表面的金属壁。根据实施例，金属壁配置成用于施加电压来驱使电子远离侧壁。根据实施例，金属壁包括下列中的至少一个：导电材料网格；固体金属板；和多个金属线。根据实施例，光电管进一步包括接合到电极的支承衬底，其中电极在该支承衬底与电子喷射器之间。根据实施例，检测器包括一个或多个电极和电连接到该一个或多个电极的放大器。根据实施例，放大器经由硅直通孔(TSV)电连接到一个或多个电极。根据实施例，一个或多个电极中的每个包括晶体管，其的输出被引导到放大器内。根据实施例，孔具有非圆柱形形状使得孔从电极到检测器逐渐变小。根据实施例，检测器包括一个或多个电极和电连接到该一个或多个电极的振荡器。根据实施例，光电管进一步包括周边电路，其接合到一个或多个侧壁中的一个的外表面。本文公开制作适合于检测光子的光电管的方法，该方法包括：在第一衬底上形成孔使得该孔的包络由第一衬底内部的一个或多个侧壁形成；在第一衬底上的孔的底部形成检测器；在第二衬底上在电极上形成电子喷射器；以及使第二衬底接合到第一衬底使得电子喷射器在孔内部，其中电子喷射器配置成用于回应于入射光子来发射电子，检测器配置成用于收集电子并且提供代表入射光子的输出信号，并且电极配置成用于施加电压来驱使电子到检测器。根据实施例，孔包括电子喷射器与检测器之间的空区。根据实施例，方法进一步包括使金属壁接合到一个或多个侧壁中的每个的内表面。根据实施例，金属壁配置成用于施加电压来驱使电子远离侧壁。根据实施例，金属壁包括下列中的至少一个：导电材料网格；固体金属板；和多个金属线。根据实施例，检测器包括一个或多个电极和电连接到该一个或多个电极的放大器。根据实施例，放大器经由TSV电连接到一个或多个电极。根据实施例，一个或多个电极中的每个包括晶体管，其的输出被引导到放大器内。根据实施例，孔具有非圆柱形形状使得孔从电极到检测器逐渐变小。根据实施例，检测器包括一个或多个电极和电连接到该一个或多个电极的振荡器。根据实施例，方法进一步包括使周边电路接合到一个或多个侧壁中的一个的外表面。本文公开适合于产生人眼看得见的图像的夜视设备，该夜视设备包括：权利要求1的光电管，其中光电管配置成用于检测来自微弱光源的光子。根据实施例，微弱光源以比日光的光强度少至少4-5个数量级的光强度发射可见光或红外光。本文公开制作适合于检测光子的光电管的方法，该方法包括：提供具有第一电极的第一衬底和在该第一电极上的电子喷射器；提供具有第二电极的第二衬底和连接到该第二衬底的检测器；其中第一衬底和第二衬底中的至少一个包括其上的一系列突出；使第一衬底和第二衬底接合使得第一衬底、第二衬底和突出形成孔，其中电子喷射器在该孔内部；其中电子喷射器配置成用于回应于入射光子来发射电子；其中检测器配置成用于收集电子并且提供代表入射光子的输出信号，并且其中第一和第二电极配置成用于施加电压来驱使电子到检测器。【附图说明】图1示意示出根据本教导的实施例的示范性光电管的横截面图。图2示意示出根据本教导的实施例的另一个示范性光电管的横截面图。图3示意示出根据本教导的实施例的另一个示范性光电管(其包括硅直通孔(TSV))的横截面图。图4示意示出根据本教导的实施例的另一个示范性光电管(其包括多个晶体管)的横截面图。图5A示意示出根据本教导的实施例的另一个示范性光电管的横截面图。图5B示意示出图5A中的电极的设置的示例。图5C示意示出根据本教导的实施例的另一个示范性光电管(其包括在不同晶圆中构建的数字和模拟电路)的部分横截面图。图6示意示出根据本教导的实施例的另一个示范性光电管(其包括振荡器)的部分横截面图。图7示出根据本教导的实施例的示范性光电管的一部分的示范性顶视图。图8A、图8B和图8C各自示出这样的示例，其中光电管的孔可通过使两个衬底与一系列突出接合而形成。图9示意示出根据本教导的实施例适合于检测电离辐射的系统，其包括本文描述的光电管。图10示意示出根据本教导的实施例适合于测量发光材料的强度和光谱的系统，其包括本文描述的光电管。图11示意示出根据本教导的实施例适合于在医学成像中对伽玛辐射成像的伽玛拍摄装置，其包括本文描述的光电管。图12示意示出根据本教导的实施例的夜视设备，其包括本文描述的光电管。【具体实施方式】图1示意示出根据本教导的实施例的示范性光电管100的横截面图。如在图1中示出的，光电管100可包括支承衬底102、透明电极104、电子喷射器108和检测器，其包括电极110和放大器112。在实施例中，支承衬底102可以是晶圆，透明电极104沉积在其上。支承衬底102可以对光电管100提供机械支承。透明电极104是透明的，使得进入光电管100的光的光子可经过透明电极104并且入射在电子喷射器108上，该电子喷射器108接合到透明电极104。支承衬底102可以是透明的，或具有开口，其使透明电极104的一部分在孔107上暴露。电子喷射器108在该示例中配置成用于回应于入射光子101发射电子109，例如在电磁谱的紫外、可见或近红外范围内的光的光子。电子喷射器108可是非常薄的，例如，具有几微米至几百微米的厚度。电子喷射器108可以由以下材料中的至少一个制成：双碱(例如Na-K-Sb)、多碱(例如Na-K-Sb-Cs)、Ag-O-Cs、Sb-Cs、InGaAs、GaAs、Cs-Te、Cs-I等。电极110在该示例中配置成用于收集由电子喷射器108发射的电子109。放大器112电连接到电极110并且配置成用于代表导致电子喷射器108发射电子109的入射光子的输出信号。在一个示例中，输出信号可指示可以用于确定入射光子的存在的电压变化。透明电极104在这里可以建立电场来将由电子喷射器108发射的电子109朝电极110驱使。如在图1中示出的，光电管100进一步包括一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适合于检测光子的光电管，所述光电管包括：电子喷射器，其配置成用于回应于入射光子而发射电子；检测器，其配置成用于收集所述电子并且提供代表所述入射光子的输出信号；电极，其配置成用于施加电压来驱使所述电子到所述检测器；以及一个或多个侧壁，其在所述电极与所述检测器之间形成孔的包络，其中所述电子喷射器在所述孔内部并且接合到所述电极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种适合于检测光子的光电管，所述光电管包括：电子喷射器，其配置成用于回应于入射光子而发射电子；检测器，其配置成用于收集所述电子并且提供代表所述入射光子的输出信号；电极，其配置成用于施加电压来驱使所述电子到所述检测器；以及一个或多个侧壁，其在所述电极与所述检测器之间形成孔的包络，其中所述电子喷射器在所述孔内部并且接合到所述电极。2.如权利要求1所述的光电管，其中所述孔包括所述电子喷射器与所述检测器之间的空区。3.如权利要求1所述的光电管，其进一步包括接合到所述一个或多个侧壁中的每个的内表面的金属壁。4.如权利要求3所述的光电管，其中所述金属壁配置成用于施加电压来驱使所述电子远离所述侧壁。5.如权利要求3所述的光电管，其中所述金属壁包括下列中的至少一个：导电材料网格；固体金属板；和多个金属线。6.如权利要求1所述的光电管，其进一步包括接合到所述电极的支承衬底，其中所述电极在所述支承衬底与所述电子喷射器之间。7.如权利要求1所述的光电管，其中所述检测器包括一个或多个电极和电连接到所述一个或多个电极的放大器。8.如权利要求7所述的光电管，其中所述放大器经由硅直通孔(TSV)电连接到所述一个或多个电极。9.如权利要求7所述的光电管，其中所述一个或多个电极中的每个包括晶体管，其的输出被引导到所述放大器内。10.如权利要求1所述的光电管，其中所述孔具有非圆柱形形状使得所述孔从所述电极到所述检测器逐渐变小。11.如权利要求1所述的光电管，其中所述检测器包括一个或多个电极和电连接到所述一个或多个电极的振荡器。12.如权利要求1所述的光电管，其进一步包括接合到所述一个或多个侧壁中的一个的外表面的周边电路。13.一种制作适合于检测光子的光电管的方法，所述方法包括：在所述第一衬底上形成孔使得所述孔的包络由所述第一衬底内部的一个或多个侧壁形成；在所述第一衬底上的孔的底部形成检测器；在第二衬底上在电极上形成电子喷射器；以及使所述第二衬底接合到所述第一衬底使得所述电子喷射器在所述孔内部，其中，所述电子发射器配置成用于回应于入射光子来发射电子，所述检测器配置成用于收集所述电子并且提供代表所述入射光子的输出信号，并且所...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹培炎，刘雨润，
申请(专利权)人：深圳源光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44