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单光子雪崩二极管及其制作方法、单光子探测器技术

技术编号:43844135 阅读:24 留言:0更新日期:2024-12-31 18:38
本发明专利技术公开了一种单光子雪崩二极管及其制作方法、单光子探测器,涉及光学检测技术领域,单光子雪崩二极管包括硅层和逻辑晶圆,硅层的顶部形成有填充区,填充区中填充有二氧化硅,硅层中设置有雪崩区和PN结;逻辑晶圆设置于硅层的底部,且逻辑晶圆与硅层相互键合,PN结靠近逻辑晶圆设置,雪崩区设置于PN结与填充区之间。在填充区填满不具备吸收近紫外光能力的二氧化硅,这样就使得近紫外光穿过二氧化硅进入硅层后,被硅层吸收生成电子空穴对,此时电子空穴对与雪崩区之间的距离大幅缩减,这样多个电子空穴对在迁移过程中发生的电子空穴对复合的数量就会降低,从而提高整个单光子雪崩二极管的检测效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学检测,特别涉及一种单光子雪崩二极管及其制作方法、单光子探测器


技术介绍

1、单光子雪崩二极管是一种具有弱光探测能力的光电探测雪崩二极管。其因具有增益高、响应快、灵敏度高等优点,被广泛用于拉曼光谱、正电子发射断层扫描和荧光寿命成像等领域。单光子雪崩二极管对微量光子的探测的工作原理为:在单光子雪崩二极管两端施加一个大于雪崩击穿电压的反向偏置电压,当光子入射时,价带电子吸收光子并跃迁至导带,产生电子-空穴对。光生电子-空穴对在外加电场的作用下加速并获得足够的能量,与晶格发生碰撞后即可形成新的电子-空穴对。随着新的电子和空穴不断重复加速并碰撞晶格的过程,电子-空穴对成倍增加,出现雪崩倍增效应。这时单光子雪崩二极管内的载流子数量迅速增大,电流急剧增大,仪器探测效率大大提高。

2、单光子雪崩二极管对紫外线探测存在不足,近紫外光被硅吸收后,产生的电子空穴对需要迁移至雪崩区,而迁移过程中则会发生电子空穴对复合,这样就会导致探测效率降低。

3、因此,有必要提供一种单光子雪崩二极管及其制作方法、单光子探测器以解决上述技术问题。...

【技术保护点】

1.一种单光子雪崩二极管,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的单光子雪崩二极管,其特征在于,所述硅层中形成有陷光结构,所述陷光结构设置于所述填充区的底部。

3.如权利要求2所述的单光子雪崩二极管,其特征在于,所述陷光结构为尖头朝向所述雪崩区的锥形结构。

4.如权利要求3所述的单光子雪崩二极管,其特征在于,所述陷光结构的数量为多个,多个所述陷光结构沿所述填充区的长度方向和宽度方向阵列排布。

5.如权利要求1至4中任一项所述的单光子雪崩二极管,其特征在于,所述硅层的顶部形成有开口,所述开口与所述填充区连通。

>6.如权利要求5所...

【技术特征摘要】

1.一种单光子雪崩二极管,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的单光子雪崩二极管,其特征在于,所述硅层中形成有陷光结构,所述陷光结构设置于所述填充区的底部。

3.如权利要求2所述的单光子雪崩二极管,其特征在于,所述陷光结构为尖头朝向所述雪崩区的锥形结构。

4.如权利要求3所述的单光子雪崩二极管,其特征在于,所述陷光结构的数量为多个,多个所述陷光结构沿所述填充区的长度方向和宽度方向阵列排布。

5.如权利要求1至4中任一项所述的单光子雪崩二极管,其特征在于,所述硅层的顶部形成有开口,所述开口与所述填充区连通。

6.如权利要求5所述的单光子雪崩二极管,其特征在于,所述单光子雪崩二极管还包括微透镜,所述微透镜设置于所述硅层的顶部...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘超晖刘冰兰潇健马静
申请(专利权)人:季华实验室
类型:发明
国别省市:

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