光子混合器件制造技术

本发明专利技术涉及一种光子混合器件，该器件包括一个光敏层，至少两个调制栅极（３、４、１０３、１０４、２０３、２０４、３０３、３０４、４０３、４０４）和至少两个连接着光敏层的读出电极（１、２、１０１、１０２、２０１、２０２、３０１、３０２、４０１、４０２、５０１、５０２、６０１、６０２），调制栅极（３、４、１０３、１０４、２０３、２０４、３０３、３０４、４０３、４０４）能够连接着一个调制器件，该调制器件可以对应于所需调制功能来提升和降低调制栅极相互之间的电位以及相对于读出电极较佳是恒定的电位。为了能够进一步开发所熟知光子混合器件，使得它能够显示出增加的电荷变换效率和减小的暗电流，根据本发明专利技术的提议，在各种情况下的读出电极（１、２、１０１、１０２、２０１、２０２、３０１、３０２、４０１、４０２、５０１、５０２、６０１、６０２）都具有至少两个分离的电极部分（１Ａ－１Ｅ，２Ａ－２Ｅ）且相隔一定距离来设置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光子混合器件，该器件包括一个光敏层，至少两个调制栅极和至少两个连接着光敏层的读出电极，调制栅极连接着一个调制器件，该调制器件可以对应于所需调制功能来提升和降低调制栅极相互之间的电位以及相对于读出电极的最好是恒定的电位。(2)
技术介绍
用于记录电磁波的幅值和相位的光子混合器件和方法在现有技术中是众所周知的技术，例如，DE 198 21 974A1专利中所披露的。现有技术中众所周知地测量原理使用了一种光学探测器，该光学探测器包括一层光敏层，在该光敏层中使得入射光子产生电荷载流子；和两个读出电极或读出栅极，使得它有可能从探测器读出正比于入射光子数量的电流或电压信号。此外，调制栅极设置成接近于读出电极，调制栅极可以采用调制电压来偏置以便于驱动在光敏层中所产生的电荷载流子流向读出电极。调制电压信号施加在调制栅极上，它可以采用调制的方式进行校正，该调制是以所检测到的电磁辐射的密度调制预先外加的。一般来说，就实现而言，入射电磁辐射的密度调制和调制栅极的调制显示出相同的频率。关键的因素不仅仅是电磁辐射的调制和调制栅极的调制电压显示出相同的频率，而且是信号也可以产生相互间的相位锁定。调制信号可以遵循余弦形状的图形，而且还可以具有任何其它周期性或者准周期性的结构。因此，施加在调制栅极上的信号也可以称之为参考信号。通过两个调制栅极的参考信号显示出相互间相位偏移180°，其结果是，调制栅极产生光子混合器件中的电位梯度，从而可驱动电荷载流子流向一个读出电极或另一读出电极。通过读出电极所测量到的电压或电流信号是所产生的电荷载流子的数量和调制或参考电压的函数。随后，所测量到的信号基本上正比于入射电磁波的密度，并且它的相位偏移与调制电压有关。如果入射电磁波的积分分量可以采用一个第二混频元件进行同步测量，且该第二混频元件可方便地安放在相同的光子混合器件上，这样，所入射电磁信号的幅值和相位信息可直接从混频元件所读取到的两个数值中所获取。于是，相对于第一混频元件的调制电压，施加在第二混频元件的调制栅极上的调制电压必须显示出90°的相位偏移。从德国专利申请DE 198 21 974A1中可了解到相对应的光子混合器件，并且本文参考现有申请的完整披露尽可能多的讨论了光子混合器件的基本工作模式、结构以及可能的使用，在DE 198 21 974A1中所披露的光子混合器件具有至少两个调制栅极和至少两个读出电极且还具有长窄的以及并行的条状形状。栅极或电极的该条状形状使得它有可能保持栅极的长度，即，栅极在电荷载流子运动方向上的尺寸尽可能的小，同时为入射电磁辐射所产生的电荷载流子提供足够大的表面面积。从而，即使短的栅极长度也可以使光子混合器件获得非常高的效率。读出电极一般都具有金属触点，该触点是采用蒸发或者溅射的方法直接形成在光敏层上的。光敏层包括一层半导体材料，例如，p-或者n-掺杂硅。半导体材料是对在触点下区域中的其余晶圆进行补充掺杂。于是，读出电极可以由pn二极管构成。然而，光子混合器件在本领域中是众所周知的，其中，金属触点可应用于本征或连续掺杂的半导体材料。随后，读出电极因为金属-半导体转移而显示出类二极管的非欧姆的特性。已经证明采用现有技术所熟知的条状形状的读出二极管或者类二极管读出电极不利于显示出当使用电压测量时可限制电荷变换效率(CCE)的许多功能。术语电荷变换效率可用于讨论在光敏感材料中所产生的每个电荷载流子所引起的电压。此外，因为条状读出电极的二极管特性，所以所使用的条状读出电极存在着它们所显示出的热暗电流增加的缺点，这将影响电流测量方法的使用。(3)
技术实现思路
与现有技术相比较，本专利技术的目的是进一步开发所熟知的光子混合器件，使之显示出增加的电荷变换效率和减小的暗电流。本目的的获得在于所提供的光子混合器件包括一层光敏层，至少两层调制栅极和至少两层连接着光敏层的读出电极，该调制栅极能够连接着调制器件，该调制器件可以对应于所需调制功能来提升和降低调制栅极相互之间的电位以及相对于读出电极的最好是恒定的电位，在各种情况下，读出电极都至少具有两个分离的电极部分且以相隔一定距离来设置。在电压测量的操作中，光子混合器件的电荷变换效率正比于读出电极能够接受的良好近似值。读出电极的能力，即，十分类似于产生暗电流的能力，是读出电极的表面面积的函数。这适用于在金属接触和基片之间金属-半导体转移的能力以及在读出电极中的pn转移的能力。通过使用至少两个分离的电极部分且以隔一定距离来设置，而不是连续条状形状的读出电极，电极的整个表面面积就可减小以及它的能力也因此而减小。读出电极的整个长度最好是对应于现有技术中所熟知的一片读出电极的长度。希望读出电极的电极部分是以行一个接一个设置的。几个电极部分是相互间接着设置允许在具有电极读出能力的电极中形成电荷载流子的有效俘获。为了读出电极的有效读出，各个电极部分必须是相互间电连接的，但是在各个电极部分之间的电连接不应该形成对光敏层的直接电连接，否则分离电极部分的优点就会消失。本专利技术的一个实施例特别适用于具有诸如较佳的是铝的金属接触的读出电极。这些金属接触可采用蒸发或溅射的方式直接形成在光敏层上。读出电极较佳的是设计成pn二极管，在读出电极所接触下的面积中的光敏层或者基片是采用p-或n-补充掺杂的剩余基片。本专利技术的一个实施例较佳的是读出电极的分离电极部分的长度最多是它们宽度的三倍，较佳的是两倍，并且更佳的是，等于它们的宽度。分离电极部分的宽度是0.5至5微米，较佳的是1至3微米，并且更佳的是1.8微米。本专利技术的实施例较佳的是读出电极的各个电极部分所具有的它们侧向边缘之间的距离为2微米和10微米之间，较佳的是在4微米和8微米之间，更佳的是6微米。希望读出电极的金属接触具有一个T形的剖面，且它们可以部分凸出于相邻的金属层的。采用这种方法所设计的金属接触具有适用于建立接触所需的适当尺寸，同时它们与光敏感材料的接触表面能够尽可能得小。在现有技术所熟知的CMOS技术中，可以有效地产生这种结构。然而，在其它技术的实施例中，例如，在GaAs中也是有利的并且可能没有任何功能上的限制。本专利技术的一个实施例更佳的是调制栅极基本上是条状的，即，长度大于宽度。它们可以并行于读出电极以行设置的分离电极部分延伸。如果调制电极对于入射的电磁辐射是透明的，且入射探测器的辐射可以通过调制电极到达在其下面的光敏层。调制栅极可以由透明的p-或n-掺杂的半导体曾和透明的金属层来形成的。如果调制栅极可籍助于绝缘层，较佳的是氧化层，与光敏层电分离的是有利的。这可以保持对在光敏层中在绝缘层下所产生的电荷载流子的影响，而这是调制栅极难以俘获的。本专利技术的一个实施例较佳的是读出电极的电极部分空间毗邻调制电极，但与其电绝缘。从而就能够获得读出电极对电荷载流子的有效俘获。一个实施例较佳的是调制栅极可以是由p-或n-掺杂半导体材料所制成的。希望读出电极在其不毗邻调制栅极的一侧是由绝缘层所环绕着的。本专利技术的一个实施例较佳的是读出电极的电极部分是空间设置在调制栅极的区域中，且与其是电绝缘的。于是，在读出电极的电极部分上至少有三侧能够流出电荷载流子。本专利技术的一个实施例较佳的是读出电极的各个电极部分显示出在它们侧向边缘之间的距离在2微米和10微米之间，较佳的是在4微本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光子混合器件，该器件包括一个光敏层，至少两个调制栅极（３、４、１０３、１０４、２０３、２０４、３０３、３０４、４０３、４０４）和至少两个连接着光敏层的读出电极（１、２、１０１、１０２、２０１、２０２、３０１、３０２、４０１、４０２、５０１、５０２、６０１、６０２），调制栅极（３、４、１０３、１０４、２０３、２０４、３０３、３０４、４０３、４０４）能够连接着一个调制器件，该调制器件可以对应于所需调制功能来提升和降低调制栅极相互之间的电位以及相对于读出电极的最好是恒定的电位，其特征在于，读出电极（１、２、１０１、１０２、２０１、２０２、３０１、３０２、４０１、４０２、５０１、５０２、６０１、６０２）在各种情况下都具有至少两个分离的电极部分（１Ａ－１Ｅ，２Ａ－２Ｅ）且以相隔一定距离来设置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：许展平，T莫勒，H科拉夫特，J弗雷，M阿尔布雷克特，
申请(专利权)人：PMD技术有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]