一种电磁辐射检测器包括：InP基板，该InP基板具有与第二表面相对的第一表面；第一InGaAs电磁辐射吸收器，该第一InGaAs电磁辐射吸收器堆叠在该第一表面上并被配置为吸收第一组电磁辐射波长；一组一个或多个缓冲层，该一组一个或多个缓冲层堆叠在该第一InGaAs电磁辐射吸收器上并且被配置为吸收该第一组电磁辐射波长中的至少一些电磁辐射波长；第二InGaAs电磁辐射吸收器，该第二InGaAs电磁辐射吸收器堆叠在该一组一个或多个缓冲层上并且被配置为吸收第二组电磁辐射波长；以及浸没式聚光透镜，该浸没式聚光透镜形成在该第二表面上并被配置为引导电磁辐射穿过该InP基板并将其导向该第一InGaAs电磁辐射吸收器和该第二InGaAs电磁辐射吸收器。InGaAs电磁辐射吸收器。InGaAs电磁辐射吸收器。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】宽带背照式电磁辐射检测器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利合作条约专利申请要求于2020年7月31日提交的美国临时专利申请第63/059,862号和于2021年7月26日提交的美国非临时专利申请第17/385,813号的优先权，该专利申请的内容全文以引用方式并入本文中。
[0003]所描述的实施方案涉及电磁辐射的检测，并且更具体地涉及宽带上的电磁辐射的检测。
技术介绍
[0004]传感器包括在当今许多电子设备中，包括电子设备诸如智能电话、计算机(例如，平板电脑或膝上型计算机)、可穿戴电子设备(例如，电子手表、智能手表或健康监测器)、游戏控制器、导航系统(例如，车辆导航系统或机器人导航系统)等等。传感器可以不同方式感测对象的存在、到对象的距离、对象的接近、对象的移动(例如，对象是否在移动，或对象移动的速度、加速度或方向)、对象的组成等等。
[0005]一种可用类型的传感器是电磁辐射检测器(或等效地，电磁辐射传感器、光学传感器或光学检测器)。一些电磁辐射检测器可被配置为感测电磁辐射波长的宽带，而其他电磁辐射检测器可被配置为感测电磁辐射波长的窄带或多个不同的带。有时，需要开发一种新型的电磁辐射检测器来感测一个或多个特定电磁辐射波长带，或有效地感测一个或多个特定电磁辐射带(例如，具有足够高的信噪比(SNR))。
技术实现思路
[0006]本公开中所描述的系统、设备、方法和装置的实施方案涉及宽带背照式电磁辐射检测器。在一些实施方案中，描述了宽带电磁辐射检测器。为了本说明书的目的，宽带电磁辐射检测器是能够检测在0.5微米(μm)或更大的光谱波长范围内的电磁辐射波长的检测器。在一些实施方案中，描述了短波红外(SWIR)电磁辐射检测器。为了本说明书的目的，SWIR电磁辐射被认为是在约0.7μm至约3.0μm的范围内的电磁辐射。尽管许多所公开的示例与宽带和/或SWIR电磁辐射检测器有关，但本文所述的系统、设备、方法和装置可被配置为检测各种电磁辐射波长范围，包括窄带内的波长和/或SWIR电磁辐射之外的波长。
[0007]在第一方面，本公开描述了一种电磁辐射检测器。该电磁辐射检测器可包括磷化铟(InP)基板，该磷化铟基板具有与第二表面相对的第一表面；第一砷化铟镓(InGaAs)电磁辐射吸收器，该第一砷化铟镓电磁辐射吸收器堆叠在第一表面上并且被配置为吸收第一组电磁辐射波长；一组一个或多个缓冲层，该一组一个或多个缓冲层堆叠在第一InGaAs电磁辐射吸收器上并且被配置为吸收第一组电磁辐射波长中的至少一些电磁辐射波长；第二InGaAs电磁辐射吸收器，该第二InGaAs电磁辐射吸收器堆叠在该一组一个或多个缓冲层上并且被配置为吸收第二组电磁辐射波长；以及浸没式聚光透镜，该浸没式聚光透镜形成在
第二表面上并且被配置为引导电磁辐射穿过InP基板并且将其导向第一InGaAs电磁辐射吸收器和第二InGaAs电磁辐射吸收器。第二组电磁辐射波长可包括不在第一组电磁辐射波长中的至少一些电磁辐射波长。
[0008]在第二方面，本公开描述了一种电磁辐射检测系统。该系统可包括基板、第一电磁辐射发射器、第二电磁辐射发射器和检测电路。在基板的第一表面上，可存在第一电磁辐射吸收器、第二电磁辐射吸收器和定位于第一电磁辐射吸收器与第二电磁辐射吸收器之间的缓冲器。检测电路可被配置为操作第一电磁辐射发射器和第二电磁辐射发射器，并且分别检测：由第一电磁辐射发射器通过读取由第一电磁辐射吸收器生成的第一电流发射的第一电磁辐射；以及由第二电磁辐射发射器通过读取由第二电磁辐射吸收器生成的第二电流发射的第二电磁辐射。
[0009]在第三方面，本公开描述了一种电子设备。该电子设备可包括：壳体；电磁辐射发射器，该电磁辐射发射器被配置为穿过壳体发射电磁辐射；以及电磁辐射检测器，该电磁辐射检测器被配置为接收从目标返回的电磁辐射；电磁辐射检测器还可包括：基板，该基板具有与第二表面相对的第一表面；第一电磁辐射吸收器，该第一电磁辐射吸收器堆叠在第一表面上并且被配置为吸收第一组电磁辐射波长；缓冲器，该缓冲器堆叠在第一电磁辐射吸收器上并且被配置为吸收第一组电磁辐射波长中的至少一些电磁辐射波长；以及第二电磁辐射吸收器，该第二电磁辐射吸收器堆叠在缓冲器上并且被配置为吸收第二组电磁辐射波长。第二组电磁辐射波长可包括不在第一组电磁辐射波长中的至少一些电磁辐射波长。
[0010]除了所述示例性方面和实施方案之外，参考附图并通过研究以下描述，更多方面和实施方案将为显而易见的。
附图说明
[0011]通过以下结合附图的详细描述，将容易理解本公开，其中类似的附图标号指代类似的结构元件，并且其中：
[0012]图1是示出了大气环境中的各种电磁辐射波长的透射率的曲线图；
[0013]图2A示出了InGaAs检测器的第一示例；
[0014]图2B示出了参考图2A描述的InGaAs检测器的吸收器的示例性响应度；
[0015]图3A示出了如参考图2A所描述一般构造的InGaAs检测器的一个特定实施方案的示例性响应度；
[0016]图3B示出了参考图3A描述的特定实施方案的示例性检测能力；
[0017]图4A示出了InGaAs检测器的第二示例；
[0018]图4B示出了参考图4A描述的InGaAs检测器的吸收器的示例性响应度；
[0019]图5A示出了如参考图4A所描述一般构造的InGaAs检测器的一个特定实施方案的示例性响应度；
[0020]图5B示出了参考图5A描述的特定实施方案的示例性检测能力；
[0021]图6A示出了如参考图4A所描述一般构造的InGaAs检测器的另一特定实施方案的示例性响应度；
[0022]图6B示出了参考图6A描述的特定实施方案的示例性检测能力；
[0023]图7A示出了具有浸没式聚光透镜的背照式InGaAs检测器的示例性使用；
[0024]图7B示出了结合发射器单元的背照式InGaAs检测器的示例性使用；
[0025]图8A至图11示出了InGaAs检测器的各种示例性触点布置；
[0026]图12A和图12B示出了包括一组传感器的设备的示例；
[0027]图13A和图13B示出了包括一组传感器的设备的另一示例；
[0028]图14示出了包括一组传感器的耳塞的示例；
[0029]图15示出了可包括在电子设备中的电磁辐射发射器和检测器的系统的示例性立视图；并且
[0030]图16示出了电子设备的范例电气框图。
[0031]附图中的交叉影线或阴影的用途通常被提供以阐明相邻元件之间的边界并还有利于附图的易读性。因此，存在或不存在无交叉影线或阴影均不表示或指示对特定材料、材料特性、元件比例、元件尺寸、类似图示元件的共同性或在附图中所示的任何元件的任何其他特征、属性、或特性的任何偏好或要求。
[0032]附加地，应当理解，各种特征部和元件(以及其集合和分组)的比例和尺寸(相对本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电磁辐射检测器，包括：磷化铟(InP)基板，所述磷化铟基板具有与第二表面相对的第一表面；第一砷化铟镓(InGaAs)电磁辐射吸收器，所述第一砷化铟镓电磁辐射吸收器堆叠在所述第一表面上并且被配置为吸收第一组电磁辐射波长；一组一个或多个缓冲层，所述一组一个或多个缓冲层堆叠在所述第一InGaAs电磁辐射吸收器上并且被配置为吸收所述第一组电磁辐射波长中的至少一些电磁辐射波长；第二InGaAs电磁辐射吸收器，所述第二InGaAs电磁辐射吸收器堆叠在所述一组一个或多个缓冲层上并且被配置为吸收第二组电磁辐射波长；和浸没式聚光透镜，所述浸没式聚光透镜形成在所述第二表面上并且被配置为引导电磁辐射穿过所述InP基板并且将其导向所述第一InGaAs电磁辐射吸收器和所述第二InGaAs电磁辐射吸收器；其中，所述第二组电磁辐射波长包括不在所述第一组电磁辐射波长中的至少一些电磁辐射波长。2.根据权利要求1所述的电磁辐射检测器，其中：所述一组一个或多个缓冲层为第一组一个或多个缓冲层；并且所述电磁辐射检测器还包括设置在所述InP基板与所述第一InGaAs电磁辐射吸收器之间的第二组一个或多个缓冲层。3.根据权利要求1所述的电磁辐射检测器，其中：至少所述InP基板、所述第一InGaAs电磁辐射吸收器、所述一组一个或多个缓冲层、所述第二InGaAs电磁辐射吸收器和所述浸没式聚光透镜限定至少第一检测器单元；并且所述电磁辐射检测器还包括检测器单元阵列，所述检测器单元阵列包括所述第一检测器单元。4.根据权利要求1所述的电磁辐射检测器，其中所述第一InGaAs电磁辐射吸收器的第一响应度和所述第二InGaAs电磁辐射吸收器的第二响应度在低于约1.85μm至约2.0μm的水分吸收带的电磁辐射波长处具有交变点。5.根据权利要求1所述的电磁辐射检测器，其中所述第一InGaAs电磁辐射吸收器的第一响应度和所述第二InGaAs电磁辐射吸收器的第二响应度在处于约1.85μm至约2.0μm的水分吸收带内的电磁辐射波长处具有交变点。6.根据权利要求1所述的电磁辐射检测器，其中所述第一InGaAs电磁辐射吸收器的第一响应度和所述第二InGaAs电磁辐射吸收器的第二响应度在高于约1.85μm至约2.0μm的水分吸收带的电磁辐射波长处具有交变点。7.根据权利要求1所述的电磁辐射检测器，其中所述第一InGaAs电磁辐射吸收器的第一响应度和所述第二InGaAs电磁辐射吸收器的第二响应度在约1.9微米的电磁辐射波长处具有交变点。8.一种电磁辐射检测系统，包括：基板；在所述基板的第一表面上，第一电磁辐射吸收器；第二电磁辐射吸收器；和
缓冲器，所述缓冲器定位于所述第一电磁辐射吸收器与所述第二电磁辐射吸收器之间；第一电磁辐射发射器；第二电磁辐射发射器；和检测电路，所述检测电路被配置为操作所述第一电磁辐射发射器和所述第二电磁辐射发射器，并且分别检测通过读取由所述第一电磁辐射吸收器生成的第一电流而由所述第一电磁辐射发射器发射的第一电磁辐射；以及通过读取由所述第二电磁辐射吸收器生成的第二电流而由所述第二电磁辐射发射器发射的第二电磁辐射。9.根据权利要求8所述的电磁辐射检测系统，其中所述检测电路被配置为同时操作所述第一电磁辐射发射器和所述第二电磁辐射发射器，同时分别检测由所述第一电磁辐射发射器和所述第二电磁辐射发射器发射的所述第一电磁辐射和所述第二电磁辐射。10.根据权利要求8所述的电磁辐射检...
【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：
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