高性能近红外硅光电倍增管的设计

摘要

为了进一步提高硅光电倍增管在近红外波段的光子探测效率，提出了一种平面型外延电阻淬灭型硅光电倍增管和一种基于倒金字塔结构的硅光电倍增管。通过各向异性腐蚀形成倒金字塔结构，在倒金字塔4个侧面以离子注入的方式形成p-enrich区域，增大了PN结的结面积，加大了有效光探测面积，提高了几何填充因子，从而在一定程度上提高了光子探测效率，并对相同掺杂浓度的平面型硅光电倍增管和基于倒金字塔结构的硅光电倍增管结构进行仿真。结果表明：2种器件的击穿电压约为-13 V；微单元尺寸为20μm、过电压6 V时900 nm处的平面型外延电阻淬灭型硅光电倍增管和基于倒金字塔结构的硅光电倍增管的光子探测效率分别为11.2%和15.6%，说明2种结构均能够对近红外波段的光进行有效探测，而基于倒金字塔结构的硅光电倍增管能够提高器件近红外波段的光子探测效率。

关键词

硅光电倍增管 / 倒金字塔结构 / 近红外 / 光子探测效率

基金资助

国家重点研发计划项目（2018YFA0209000）; 国家自然科学基金青年项目（61904173)