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一種用于近紅外光子探測的光電倍增管探測器的制作方法

文檔序號:34656360發布日期:2023-06-30 01:01閱讀:70來源:國知局
一種用于近紅外光子探測的光電倍增管探測器的制作方法

本發明涉及光電倍增管探測器,尤其涉及一種用于近紅外光子探測的光電倍增管探測器。


背景技術:

1、近年來,弱光探測器技術在高能物理、天體物理和核醫學成像領域等一直具有非常重要的應用,也逐漸成為人類社會發展中一片至關重要的領域。極微弱光信號,是指信號幅度絕對值很小、信噪比很低,相較于背景噪聲極其微弱,甚至會被噪聲淹沒的一類信號。如何在復雜、凌亂的交織信號中將有用信號精確地探測出來,成為極微弱光信號探測領域內的關鍵問題。

2、中國專利授權公告號:cn113008849b公開了紫外-近紅外寬波段微區光致發光光譜測試裝置,包括激發光源系統和光譜測量及照明觀察系統;激發光源系統包括高重頻超快激光源、激光脈沖選擇器、第一分光器和諧波發生器;光譜測量及照明觀察系統包括顯微物鏡、恒溫樣品池、六軸六足精密電動位移臺、透鏡、光柵光譜儀、ccd相機、光電倍增管pmt、電腦控制端、光電探測器、觀測樣品表面的成像相機、光纖耦合的led光源。該發明采用高重頻超快激光源,與激光脈沖選擇器及諧波發生器結合,構成激發波長寬波段可調、重頻可調的激發光源,大大拓展了傳統方法在材料體系上的限制,可以實現對pl光譜、熒光壽命及二階相關性的測試,從而能夠對更豐富樣品特性和器件性質進行研究。

3、但是,上述方法存在以下問題:無法在保證紅外光子探測時間的同時降低探測產生的噪聲。


技術實現思路

1、為此,本發明提供一種用于近紅外光子探測的光電倍增管探測器,用以克服現有技術中無法在保證紅外光子探測時間的同時降低探測產生的噪聲,從而導致探測效率降低的問題。

2、為實現上述目的,本發明提供一種用于近紅外光子探測的光電倍增管探測器,其由若干單光子雪崩光電二極管組成,單個二極管包括基底、若干干擾阻隔區、抗反射層、保護環、陽極引出端以及陰極引出端,其中:

3、基底,其為所述二極管的主體,基底上設有以波長策略設置的第一柱狀區域以及第二柱狀區域,用以承載二極管的各組件;

4、若干干擾阻隔區,其設置在所述基底上,且,處于第一柱狀區域兩端,用以降低所述二極管運行的噪聲;

5、抗反射層,其設置在所述二極管的光入射面,用以過濾對應波長的光;

6、保護環,其設置在遠離所述抗反射層的所述基底上,用以封閉所述二極管;

7、陽極引出端,其設置在所述基底上,且穿過保護環與所述第二柱狀區域相連,并且設置有淬滅電阻,用以將第二柱狀區域產生的正電荷引導出所述二極管;

8、陰極引出端,其設置在所述基底上,且穿過保護環與所述第一柱狀區域相連,用以將第一柱狀區域產生的負電荷引導出所述二極管;

9、其中,所述第一柱狀區域為n型重摻雜區柱狀區域,所述第二柱狀區域為p型重摻雜區柱狀區域,所述波長策略為通過待測光波長確定第一柱狀區域以及第二柱狀區域間距;

10、其中,所述陽極引出端以及所述陰極引出端位于所述二極管遠離所述抗反射層一側,所述淬滅電阻設置在所述保護環表面。

11、進一步地,各干擾阻隔區設置在所述基底上,為堆積狀區域,包括:

12、第一類干擾阻隔區,其與所述抗反射層以第一結合策略相連,與所述第一柱狀區域以堆積結合策略相連,用以降低抗反射層與第一柱狀區域產生的噪聲;

13、第二類干擾阻隔區,其與所述保護環以第二結合策略相連,與所述第一柱狀區域以堆積結合策略相連,用以降低因所述陰極引出端與第一柱狀區域產生的噪聲;

14、其中,所述第一結合策略為以所述抗反射層為底面,沿所述第一柱狀區域向抗反射層形成與抗反射層形成預設結合面積的堆積狀區域,所述第二結合策略為以所述保護環為底面,沿所述第一柱狀區域向抗反射層形成與抗反射層形成預設結合面積的堆積狀區域;

15、其中,所述堆積狀區域為以所述預設結合面積為底,在所述基底上結構穩定的形狀對應的區域,所述預設結合面積與所述待測光波長有關;

16、其中,所述干擾阻隔區為n型輕摻雜區域。

17、進一步地,所述第一柱狀區域與所述第二柱狀區域的間距為預設間距,其與所述待測光的波長成正比;

18、其中,所述待測光的波長為700nm至1600nm;所述預設間距為在第一預設間距區間或第二預設間距區間內連續;

19、其中,所述第一預設間距區間以及所述第二預設間距區間與所述基底的材質以及厚度有關。

20、進一步地,所述第一柱狀區域以及所述第二柱狀區域在所述基底上以預設深度設置,用以受所述待測光激發產生的電勢差;

21、其中,預設深度為6μm至295μm,其與所述待測光的波長有關;

22、進一步地,所述抗反射層在工作狀態下,所述待測光的光子能夠通過所述抗反射層并進入所述第一柱狀區域以及所述第二柱狀區域之間,并在預設時長內激發;

23、其中,所述預設時長與所述第一柱狀區域以及所述第二柱狀區域的距離有關,其間距不大于5μm;

24、所述工作狀態為所述二極管受到光照并生成對應數據的狀態。

25、進一步地,所述基底為p型低摻雜晶圓片,電阻率為1ω·cm至10ω·cm;

26、所述第一柱狀區域以及所述第二柱狀區域的寬度誤差為10%,由寬度誤差產生的噪聲能夠由所述各干擾阻隔區消除。

27、進一步地,所述各干擾阻隔區的所述預設結合面積不小于所述第一柱狀區域最大截面積的1.05倍,且橫向投影長度不大于3μm。

28、進一步地,所述淬滅電阻為自摻雜多晶硅電阻條,單個淬滅電阻阻值在50kω至300kω之間。

29、進一步地,所述p型重摻雜區柱狀溝槽結構區域寬度為0.5至2μm,所述n型重摻雜區柱狀溝槽結構區域寬度為0.5至2μm,n型重摻雜區柱狀溝槽結構區域和p型重摻雜區柱狀溝槽結構區域深度為18至38μm;

30、所述第一柱狀區域與所述第二柱狀區域的橫向間距不大于5μm;

31、其中,所述第一柱狀區域以及所述第二柱狀區域的自摻雜濃度為1×1018至1×1020/cm3之間。

32、進一步地,所述抗反射層的材質與所述待測光的波長有關,能夠由二氧化硅、氮化硅或者氧化銦錫中的至少一種作為主材料制備,用以增強光子吸收;

33、所述抗反射層的主材料占比為70%體積比。

34、與現有技術相比,本發明的有益效果在于,利用設置基底、若干干擾阻隔區、抗反射層、保護環、陽極引出端以及陰極引出端,利用較厚的晶圓實現近紅外光子的高效探測,在保證紅外光子探測準確率的同時,將n型和p型垂直的重摻雜柱狀區域結構間距減小,從而有效提升了光子探測效率。

35、進一步地,通過設置若干干擾阻隔區的方式,在有效降低了因二極管結構產生的噪聲的同時,提升了光子探測的準確性,從而進一步提升了光子探測效率。

36、進一步地,通過設置抗反射層的方式,收集對應波長的光子,在有效提升了光子收集的針對性的同時,進一步提升了光子探測效率。

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