[發(fā)明專利]一種光收集效率高的EMCCD及其制作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011170495.4
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112366212A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉慶飛;徐叔喜;許潔;常維靜;趙建強
• 申請（專利權(quán)）人: 中國兵器工業(yè)集團第二一四研究所蘇州研發(fā)中心
• 主分類號: H01L27/148
• 分類號: H01L27/148
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 范晴;丁浩秋

1.一種光收集效率高的EMCCD，包括EMCCD芯片，其特征在于，所述EMCCD芯片的入射光面設(shè)置有全電介質(zhì)周期性平面圖形結(jié)構(gòu)，所述全電介質(zhì)周期性平面圖形結(jié)構(gòu)包括EMCCD雜質(zhì)系統(tǒng)、EMCCD隔離介質(zhì)系統(tǒng)、EMCCD電極系統(tǒng)、EMCCD表面介質(zhì)系統(tǒng)和EMCCD表面周期性圖形。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光收集效率高的EMCCD，其特征在于，所述全電介質(zhì)周期性平面圖形結(jié)構(gòu)的制作方法包括：EMCCD表面電介質(zhì)生長、介質(zhì)表面平坦化處理、表面膜層淀積、多級緩沖層制備、周期性平面圖形轉(zhuǎn)移、圖形光刻、圖形刻蝕。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光收集效率高的EMCCD，其特征在于，所述全電介質(zhì)周期性平面圖形結(jié)構(gòu)包括多個EMCCD全電介質(zhì)單元結(jié)構(gòu)，所述EMCCD全電介質(zhì)單元結(jié)構(gòu)呈周期性陣列分布，通過調(diào)整不同EMCCD全電介質(zhì)單元結(jié)構(gòu)的角度調(diào)整入射光振動的電場矢量和磁場矢量獲得入射光在EMCCD表面發(fā)生相位突變，控制光的入射參數(shù)聚焦入射光能量。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光收集效率高的EMCCD，其特征在于，所述EMCCD全電介質(zhì)單元結(jié)構(gòu)包括底部的硅氧化物本體和設(shè)置于底部硅氧化物本體上的高縱橫比的橢圓柱體，所述橢圓柱體由硅膜制作。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光收集效率高的EMCCD，其特征在于，所述EMCCD全電介質(zhì)單元結(jié)構(gòu)包括由硅膜制作的長方體結(jié)構(gòu)，不同的長方體結(jié)構(gòu)按照一定的角度偏轉(zhuǎn)。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光收集效率高的EMCCD，其特征在于，所述EMCCD全電介質(zhì)單元結(jié)構(gòu)包括由硅膜制作的V形結(jié)構(gòu)，調(diào)整V形角度和位置調(diào)整入射光幅度和相位的調(diào)控能力。

7.一種光收集效率高的EMCCD制作方法，其特征在于，包括以下步驟：

S01：將天空輻射光譜作為EMCCD輸入計算EMCCD光響應(yīng)率；

S02：根據(jù)EMCCD光響應(yīng)率采用時域有限差分算法計算入射光在EMCCD介質(zhì)界面處光波的電磁特征；

S03：根據(jù)得到的電磁特征設(shè)計全電介質(zhì)周期性平面圖形結(jié)構(gòu)，所述全電介質(zhì)周期性平面圖形結(jié)構(gòu)用于光波相位調(diào)制和光波會聚。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光收集效率高的EMCCD制作方法，其特征在于，所述步驟S01中EMCCD光響應(yīng)率的計算方法包括，根據(jù)EMCCD典型應(yīng)用環(huán)境建立天空輻射光譜資料庫，對天空輻射光譜資料庫中數(shù)據(jù)進行篩選統(tǒng)計分析，確定EMCCD通用光譜輻射作為光注入條件，根據(jù)EMCCD拓撲結(jié)構(gòu)和制作工藝，確定EMCCD的雜質(zhì)類型、雜質(zhì)濃度分布、硅片厚度，構(gòu)建用于EMCCD光響應(yīng)率計算的分析EMCCD結(jié)構(gòu)。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光收集效率高的EMCCD制作方法，其特征在于，所述步驟S02中還包括制作入射光EMCCD介質(zhì)界面相互作用的單元數(shù)值分析結(jié)構(gòu)，所述單元數(shù)值分析結(jié)構(gòu)包括EMCCD單元雜質(zhì)系統(tǒng)、EMCCD單元介質(zhì)系統(tǒng)和EMCCD單元電極系統(tǒng)，對EMCCD單元數(shù)值分析結(jié)構(gòu)進行簡化分析，簡化方法包括溝道雜質(zhì)的均勻性近似PN結(jié)的線性近似、電極結(jié)構(gòu)尺寸的幾何近似和介質(zhì)的等效近似。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光收集效率高的EMCCD制作方法，其特征在于，所述步驟S02中還包括，在EMCCD邊界制作高濃度的超薄雜質(zhì)區(qū)，高濃度超薄雜質(zhì)區(qū)與相鄰低濃度的超薄雜質(zhì)區(qū)形成PN結(jié)，在EMCCD鈍化層淀積高介電常數(shù)高折射率的膜層，在膜層上制作周期性排列的全電介質(zhì)結(jié)構(gòu)，操縱入射光電磁特性主要對電磁波相位、振動方向和振幅，調(diào)整入射光波前整形、相位控制和強度。