CS242139B1 - Křemíkový detektor jednotlivých fotonů - Google Patents

Abstract

^Účelem řešení je vytvořit detektor, který je levnější než dosud užívané fotonásobiče, nevyžaduje složitou elektroniku a je minimálně tak rychlý jako fotonásobič. Tohoto cíle se dosáhne křemíkovým detektorem jednotlivých fotonů, sestávajícím z ochranného prstence typu vodivosti N, vytvořeného v křemíkovém substrátu typu vodivosti P a z mělké vrstvy typu vodivosti N4- soustředně umístěné vzhledem k ochrannému prstenci, kde na mělké vrstvě typu vodivosti N+ je vytvořena pasivační dvoj vrstva z kysličníku křemičitého a nitridu křemíku. Tyto detektory se dají využít pro speciální měření např. přesné vzdálenosti družic, místo některých použití fotonásobičů atd.

Description

Vynález se týká křemíkových detektorů jednotlivých fotonů s velmi rychlým spínáním v oblasti desítek ps.

Doposud se používaly speciální fotonásobiče, které jsou jednak cenové těžko dostupné, a jednak je pro jejich provoz nutná velmi složitá elektronika. Navíc mají tyto fotonásobiče poměrně nízkou životnost.

Výše uvedené nedostatky odstraňují křemíkové detektory jednotlivých fotonů podle vynálezu. Podstatou tohoto detektoru sestávajícího z ochranného prstence .typu vodivosti N vytvořeného v křemíkovém substrátu typu vodivosti P a z mělké vrstvy typu N¹ soustředně umístěné vzhledem k ochrannému prstenci je, že na mělké vrstvě typu N⁺ je vytvořena pasivační dvojvrstva z kysličníku křemičitého a nitridu křemíků*.

Takto vytvořený detektor je zhruba třikrát rychlejší a podstatně levnější než speciální fptonásobič a má prakticky neomezenou životnost, charakteristickou pro polovodičové součástky. Vzhledem k velké rychlosti spínání a citlivosti lze dosáhnout lepších experimentálních výsledků než při použití fotonásobiče.

Příklad provedení křemíkového detektoru jednotlivých fotonů je schematicky uveden v náryse na obr. 1, kde je řez křemíkovým detektorem a na obr. 2, kde je půdorys detektoru.

Na křemíkovém substrátu 1 s vodivostí typu Pas vrstvou 2 kysličníku křemičitého S1O2 je vytvořen ochranný prstenec 3 s vodivostí typu N a vysoce koncentrovaná mělká vrstva 4 s vodivostí typu N* · Tato mělká vrstva 4 je soustředně umístěna vzhledem

242 139 k ochrannému prstenci Na mělké vrstvě £ je vytvořena pasivační dvojvrstva % kysličníku křemičitého SiOg a nitridu křemíku SÍ3N4· Detektor je opatřen kovovým přívodem 6, který je v tomto případě z hliníku.

Detektor pracuje jako fotonásobič přes lavinový průraz diody, přičemž póměr vrstev kysličníku křemičitého SÍO2 a nitridu křemíku SÍ5N4 určuje spektrální citlivost. Zvětšení rychlosti spínání oproti fotonásobiči je ve fyzikálním principu lavinového průrazu.

T přechodu ϊΓ* P, tedy v přechodu mezi vysoce koncentrovanou mělkou vrstvou £ a oblastí 1, tvořenou křemíkovým substrátem, se uskutečňuje lavinový průraz, který slouží k detekci a ochranný prstenec 2 s vodivostí N je nutný k omezení mikropiazmatických jevů.

Uvedené detektory jsou použitelné při speciálních měřeních, například při měření přesné vzdálenosti družic.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Křemíkový detektor jednotlivých fotonů, sestávající z ochranného prstence typu vodivosti N vytvořeného v křemíkovém substrátu typu vodivosti P a z mělké vrstvy typu vodivosti N* soustředně umístěné vzhledem k ochrannému prstenci,vyznačený tím, že na mělké vrstvě /5/ typu vodivosti N* je vytvořena pasivační dvojvrstva /4/ z kysličníku křemičitého a nitridu křemíku.