ДЕТЕКТОРНЫЕ УСТРОЙСТВА И МАТРИЦЫ С ВЫСОКОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬЮ И ВЫСОКОЙ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ Российский патент 2010 года по МПК H01J47/08 

Текст описания приведен в факсимильном виде.

Настоящее изобретение относится к одноканальным и многоканальным детекторам, позволяющим записывать сигналы с низким уровнем, которые могут включать в себя всего лишь несколько электронов. В частности, изобретение представляет собой усиливающее лавинное устройство, в котором усиление реализовано, благодаря использованию конструкции многослойного, твердотельного интеллектуального усилителя. Технический результат - создание усиливающих лавинных структур, позволяющих дополнительно усовершенствовать и улучшить детектирование слабых сигналов. Достигается тем, что представлены лавинные усиливающие структуры (1), включающие в себя электроды (2) и (8), область (3) лавинного процесса, квантификатор (4), интегратор (5), регулятор (6) и подложку (7), расположенные для детектирования слабого сигнала, состоящего всего из нескольких электронов. Квантификатор (4) регулирует лавинный процесс. Интегратор (5) накапливает заряд сигнала. Регулятор (6) осуществляет отвод заряда интегратора (5) и управляет квантификатором (4). Лавинные усиливающие структуры (1) включают в себя: конструкции с нормальным квантификатором, обратным смещением; конструкции с нормальным квантификатором, нормальным смещением; конструкции с поперечным квантификатором, нормальным смещением; конструкции с изменяемым квантификатором, с нормальным смещением, регулирующим электродом; конструкции с нормальным квантификатором, нормальным смещением, регулирующим электродом; и конструкции с поперечным квантификатором, нормальным смещением, кольцевым интегратором. Более того, лавинные усиливающие структуры (1) скомпонованы так, что формируются матрицы многоканальных устройств. Структуры могут непосредственно применяться в устройствах, особо важных для обороны страны. 15 н. и 150 з.п. ф-лы, 73 ил.

1. Лавинная усиливающая структура, работающая в режиме Гейгера, содержащая: сильнолегированную подложку, слоистую полупроводниковую структуру, включающую в себя: область лавинного процесса с проводимостью, противоположной проводимости подложки, слой интегратора, который накапливает сигнальный заряд, состоящий из сильнолегированного материала с той же проводимостью, что проводимость упомянутой подложки, причем упомянутый слой интегратора находится в контакте с упомянутой областью лавинного процесса вдоль границы перехода, которая выполняет функции квантификатора для регулирования лавинного процесса, и слой регулятора, который осуществляет отвод заряда из упомянутого интегратора и управляет упомянутым квантификатором, причем упомянутый слой регулятора находится в контакте с упомянутым слоем интегратора напротив упомянутой области лавинного процесса, упомянутый слой регулятора находится в контакте с упомянутой подложкой, первый электрод, сообщающийся с упомянутой областью лавинного процесса напротив упомянутого интегратора, и второй электрод, сообщающийся с упомянутой подложкой напротив упомянутого слоя регулятора.

2. Лавинная усиливающая структура по п.1, в которой упомянутый регулятор состоит из материала с большим импедансом.

3. Лавинная усиливающая структура по п.1, в которой упомянутый регулятор имеет первый энергетический барьер для множества первых носителей, которые накапливаются в упомянутом слое интегратора, для переноса в упомянутый слой регулятора в направлении от упомянутого интегратора, и второй энергетический барьер для множества вторых носителей с типом проводимости, противоположным упомянутым первым носителям, для переноса в упомянутый регулятор, в направлении от упомянутой подложки.

4. Лавинная усиливающая структура по п.1, в которой упомянутый регулятор имеет большой импеданс в направлении, нормальном к слою регулятора.

5. Лавинная усиливающая структура по п.1, в которой упомянутый регулятор состоит из материала с низким уровнем легирования.

6. Лавинная усиливающая структура по п.1, в которой упомянутая подложка, упомянутая область лавинного процесса, упомянутый слой интегратора и упомянутый слой регулятора состоят из одного и того же полупроводникового материала.

7. Лавинная усиливающая структура по п.1, в которой упомянутая подложка, упомянутая область лавинного процесса и упомянутый слой интегратора состоят из одного и того же полупроводникового материала, и упомянутый слой регулятора состоит из материала, имеющего большую ширину запрещенной зоны, чем упомянутая область лавинного процесса, упомянутого слоя интегратора и упомянутой подложки.

8. Лавинная усиливающая структура по п.1, дополнительно содержащая: изолятор, имеющий, по меньшей мере, одно отверстие, что обеспечивает возможность контакта упомянутого первого электрода с упомянутой областью лавинного процесса.

9. Лавинная усиливающая структура по п.8, дополнительно содержащая: сильнолегированную область, имеющую ту же проводимость, что и упомянутая область лавинного процесса, расположенную в пределах упомянутой области лавинного процесса между упомянутой областью лавинного процесса и упомянутым изолятором в каждом из упомянутых отверстий, для предотвращения непосредственного электрического контакта между упомянутой областью лавинного процесса и упомянутым первым электродом.

10. Лавинная усиливающая структура по п.9, дополнительно содержащая: второй регулятор, состоящий из полупроводникового материала с большим импедансом между упомянутым первым электродом и упомянутой сильнолегированной областью и находящийся в упомянутом отверстии, причем второй интегратор сформирован на границе перехода между упомянутой областью лавинного процесса и упомянутым вторым регулятором.

11. Лавинная усиливающая структура по п.9, дополнительно содержащая: скрытый слой, состоящий из полупроводникового материала, имеющего ту же проводимость, что и у упомянутой подложки, и находящийся в непосредственной близости к упомянутым сильнолегированным областям.

12. Лавинная усиливающая структура по п.9, дополнительно содержащая: полупроводниковый слой с меньшей подвижностью дырок в поперечном направлении, причем упомянутый полупроводниковый слой состоит из легированного материала, имеющего противоположную проводимость, чем у упомянутой подложки, и расположен вдоль упомянутой области лавинного процесса, в непосредственной близости к упомянутым сильнолегированным областям.

13. Лавинная усиливающая структура по п.1, дополнительно содержащая: слой переноса сигналов, состоящий из полупроводникового материала с низким уровнем легирования, имеющего проводимость, аналогичную упомянутой области лавинного процесса, и расположенный между упомянутым первым электродом и упомянутой областью лавинного процесса и находящийся в контакте с ними, причем упомянутый слой переноса сигналов генерирует множество свободных носителей заряда и переносит упомянутые свободные носители заряда в упомянутую область лавинного процесса.

14. Лавинная усиливающая структура по п.13, в которой упомянутая подложка, упомянутая область лавинного процесса, упомянутый слой интегратора, упомянутый слой регулятора и упомянутый слой переноса сигналов состоят из одного и того же полупроводникового материала.

15. Лавинная усиливающая структура по п.13, в которой упомянутая подложка, упомянутая область лавинного процесса, упомянутый слой интегратора, упомянутый слой регулятора и упомянутый слой переноса состоят из Si.

16. Лавинная усиливающая структура по п.13, в которой упомянутая подложка, упомянутая область лавинного процесса, упомянутый слой интегратора, упомянутый слой регулятора и упомянутый слой переноса состоят из Si, GaN, GaAs или GaP.

17. Лавинная усиливающая структура по п.13, в которой упомянутая подложка, упомянутая область лавинного процесса, упомянутый слой интегратора и упомянутый слой регулятора состоят из одного и того же полупроводникового материала, и упомянутый слой переноса сигналов состоит из материала, имеющего более узкую ширину запрещенной зоны, чем у упомянутой подложки, упомянутой области лавинного процесса, упомянутого слоя интегратора и упомянутого слоя регулятора.

18. Лавинная усиливающая структура, работающая в режиме Гейгера, содержащая: сильнолегированную подложку, слоистую полупроводниковую структуру, включающую в себя: слой регулятора, и область лавинного процесса с проводимостью, противоположной проводимости упомянутой подложки, причем упомянутая область лавинного процесса находится в контакте с упомянутым слоем регулятора вдоль первой границы перехода, которая выполняет функции интегратора, упомянутая область лавинного процесса находится в контакте с упомянутой подложкой напротив упомянутого слоя регулятора вдоль второй границы перехода, которая выполняет функции квантификатора для регулирования лавинного процесса, причем упомянутый интегратор накапливает сигнальный заряд, упомянутый регулятор осуществляет отвод заряда из упомянутого интегратора и управляет упомянутым квантификатором, первый электрод, сообщающийся с упомянутым слоем регулятора напротив упомянутой области лавинного процесса, и, второй электрод, сообщающийся с упомянутой подложкой напротив упомянутой подложки.

19. Лавинная усиливающая структура по п.18, в которой упомянутый регулятор состоит из материала с большим импедансом.

20. Лавинная усиливающая структура по п.18, в которой упомянутый регулятор имеет первый энергетический барьер для множества первых носителей, которые накапливаются в упомянутом слое интегратора для переноса в упомянутый слой регулятора от направления упомянутого интегратора, и второй энергетический барьера для множества вторых носителей с типом проводимости, противоположным упомянутым первым носителям, для переноса в упомянутый регулятор от направления упомянутой подложки.

21. Лавинная усиливающая структура, работающая в режиме Гейгера, содержащая: сильнолегированную подложку, слоистую полупроводниковую структуру, включающую в себя: область лавинного процесса, находящуюся в контакте с упомянутой подложкой, слой интегратора, который накапливает сигнальный заряд, причем упомянутый слой интегратора состоит из сильнолегированного материала с проводимостью, противоположной упомянутой подложке, упомянутый слой интегратора находится в контакте с упомянутой областью лавинного процесса, напротив упомянутой подложки вдоль границы перехода, которая функционирует как квантификатор для регулирования лавинного процесса, и слой регулятора, который осуществляет отвод заряда из упомянутого слоя интегратора и управляет упомянутым квантификатором, причем упомянутый слой регулятора находится в контакте с упомянутым слоем интегратора напротив упомянутой области лавинного процесса, первый электрод, сообщающийся с упомянутым слоем регулятора напротив упомянутого слоя интегратора, и второй электрод, сообщающийся с упомянутой подложкой напротив упомянутой области лавинного процесса.

22. Лавинная усиливающая структура по п.21, в которой упомянутый регулятор состоит из материала с большим импедансом.

23. Лавинная усиливающая структура по п.21, в которой упомянутый регулятор имеет первый энергетический барьер для множества первых носителей, которые накапливаются на упомянутом слое интегратора для переноса его в упомянутый слой регулятора в направлении от упомянутого интегратора, и второй энергетический барьер для множества вторых носителей с типом проводимости, противоположным упомянутому первому носителю, для переноса в упомянутый регулятор от направления упомянутого первого электрода.

24. Лавинная усиливающая структура по п.21, дополнительно содержащая: слой изолятора, расположенный на участке упомянутого интегратора, причем упомянутый регулятор расположен на участке упомянутого интегратора.

25. Лавинная усиливающая структура по п.24, дополнительно содержащая: защитное кольцо в пределах упомянутой области лавинного процесса и находящееся в контакте с упомянутым слоем изолятора, причем упомянутое защитное кольцо состоит из материала с низким уровнем легирования, имеющим тот же тип проводимости, что и упомянутый интегратор, причем упомянутое защитное кольцо находится в электрическом контакте с упомянутым интегратором на его внешней кромке.

26. Лавинная усиливающая структура по п.24, дополнительно содержащая: полупроводниковый материал, имеющий малый уровень легирования и тот же тип проводимости, что и упомянутая область лавинного процесса между упомянутой областью лавинного процесса и упомянутым интегратором на одной стороне и упомянутой подложкой на другой стороне, так что упомянутый регулятор находится в электрическом контакте только с упомянутым интегратором, причем упомянутая область лавинного процесса примыкает к упомянутому слою интегратора для исключения контакта с кромкой вдоль упомянутого интегратора.

27. Лавинная усиливающая структура по п.21, в которой упомянутая подложка, упомянутая область лавинного процесса, упомянутый слой интегратора и упомянутый слой регулятора состоят из одного и того же полупроводникового материала.

28. Лавинная усиливающая структура по п.21, в которой упомянутая подложка, упомянутая область лавинного процесса и упомянутый слой интегратора состоят из одного и того же полупроводникового материала, и упомянутый слой регулятора состоит из материала, имеющего более широкую запрещенную зону, чем у упомянутой области лавинного процесса, упомянутого слоя интегратора и упомянутой подложки.

29. Лавинная усиливающая структура по п.21, дополнительно содержащая: слой переноса сигналов, состоящий из полупроводникового материала с низким уровнем легирования, имеющего проводимость, аналогичную проводимости упомянутой области лавинного процесса и расположенную между упомянутым вторым электродом и упомянутой областью лавинного процесса и находящуюся в контакте с ними, причем упомянутый слой переноса сигналов генерирует множество свободных носителей заряда и переносит упомянутые свободные носители заряда в упомянутую область лавинного процесса.

30. Лавинная усиливающая структура по п.29, в которой упомянутая подложка, упомянутая область лавинного процесса, упомянутый слой интегратора, упомянутый слой регулятора и упомянутый слой переноса сигналов состоят из одного и того же полупроводникового материала.

31. Лавинная усиливающая структура по п.29, в которой упомянутая подложка, упомянутая область лавинного процесса, упомянутый слой интегратора, упомянутый слой регулятора и упомянутый слой переноса состоят из Si.

32. Лавинная усиливающая структура по п.29, в которой упомянутая подложка, упомянутая область лавинного процесса, упомянутый слой интегратора, упомянутый слой регулятора и упомянутый слой переноса состоят из SiC, GaN, GaAs или GaP.

33. Лавинная усиливающая структура по п.29, в которой упомянутая подложка, упомянутая область лавинного процесса, упомянутый слой интегратора, и упомянутый слой регулятора состоят из одного и того же полупроводникового материала, и упомянутый слой переноса сигналов состоит из материала, имеющего более узкую ширину запрещенной зоны, чем у упомянутой подложки, упомянутой области лавинного процесса, упомянутого слоя интегратора и упомянутого слоя регулятора.

34. Лавинная усиливающая структура по п.29, в которой упомянутый слой интегратора имеет ограниченную проводимость параллельно плоскости упомянутой подложки.

35. Лавинная усиливающая структура, работающая в режиме Гейгера, содержащая: сильнолегированную подложку, слоистую полупроводниковую структуру, включающую в себя: регулятор, находящийся в контакте с упомянутой подложкой, интегратор, содержащий сильнолегированный полупроводниковый материал, имеющий тот же тип проводимости, что и у упомянутой подложки, причем упомянутый интегратор накапливает сигнальный заряд, упомянутый интегратор находится в контакте с упомянутым регулятором для отвода упомянутого заряда из упомянутого интегратора, область лавинного процесса, состоящую из материала, имеющего тот же тип проводимости, что и упомянутая подложка, причем упомянутая область лавинного процесса находится в контакте с упомянутым интегратором, и квантификатор, состоящий из полупроводника сильнолегированного типа и имеющий проводимость, противоположную проводимости упомянутой подложки, причем упомянутый квантификатор находится в контакте с упомянутой областью лавинного процесса, упомянутый квантификатор регулирует процесс лавинного процесса, упомянутый регулятор выполняет отвод заряда из упомянутого интегратора и управляет упомянутым квантификатором, первый электрод, сообщающийся с упомянутым квантификатором, и второй электрод, сообщающийся с упомянутой подложкой.

36. Лавинная усиливающая структура по п.35, в которой упомянутый регулятор состоит из материала с большим импедансом.

37. Лавинная усиливающая структура по п.35, в которой упомянутый регулятор имеет первый энергетический барьер для множества первых носителей, которые накапливаются в упомянутом слое интегратора для переноса их в упомянутый слой регулятора в направлении от упомянутого интегратора, и второй энергетический барьер для множества вторых носителей с типом проводимости, противоположным упомянутым первым носителям, для переноса их в упомянутый регулятор в направлении от направления упомянутой подложки.

38. Лавинная усиливающая структура по п.35, дополнительно содержащая: слой изолятора, имеющий, по меньшей мере, одно отверстие для электрического контакта между упомянутым первым электродом и упомянутым квантификатором.

39. Лавинная усиливающая структура по п.38, дополнительно содержащая: защитное кольцо в пределах упомянутой области лавинного процесса и находящееся в контакте с упомянутым слоем изолятора и состоящее из материала с малым уровнем легирования, имеющего тот же тип проводимости, что и у упомянутого квантификатора, причем упомянутое защитное кольцо находится в контакте с упомянутым квантификатором вдоль его внешней кромки.

40. Лавинная усиливающая структура по п.38, дополнительно содержащая: полупроводниковый слой, состоящий из материала с малым уровнем легирования, имеющего ту же проводимость, что и у упомянутой области лавинного процесса, и расположенный между упомянутой областью лавинного процесса и квантификатором на одной стороне и упомянутым интегратором на другой стороне.

41. Лавинная усиливающая структура, работающая в режиме Гейгера, содержащая: сильнолегированную подложку, имеющую тот же тип проводимости, что и проводимость упомянутой подложки, слоистую полупроводниковую структуру, включающую в себя: регулятор, интегратор, состоящий из сильнолегированного полупроводникового материала, имеющего тот же тип проводимости, что и проводимость упомянутой подложки, причем упомянутый интегратор накапливает сигнальный заряд, упомянутый интегратор находится в контакте с упомянутым регулятором для отвода упомянутого заряда из упомянутого интегратора и управляет упомянутым квантификатором, область лавинного процесса, состоящую из материала, имеющего тот же тип проводимости, что и у упомянутой подложки, причем упомянутая область лавинного процесса находится в контакте с упомянутым интегратором, и квантификатор, состоящий из полупроводника сильнолегированного типа и имеющий проводимость, противоположную проводимости упомянутой подложки, причем упомянутый квантификатор расположен в пределах упомянутой области лавинного процесса, упомянутый квантификатор регулирует лавинный процесс, первый электрод, сообщающийся с упомянутым квантификатором, и второй электрод, сообщающийся с упомянутой подложкой.

42. Лавинная усиливающая структура по п.41, в которой упомянутый регулятор состоит из материала с большим импедансом.

43. Лавинная усиливающая структура по п.41, в которой упомянутый регулятор имеет первый энергетический барьер для множества первых носителей, которые накапливаются в упомянутом слое интегратора, для переноса их в упомянутый слой регулятора в направлении от упомянутого интегратора, и второй энергетический барьер для множества вторых носителей с типом проводимости, противоположным упомянутым первым носителям, для переноса их в упомянутый регулятор в направлении от упомянутой подложки.

44. Лавинная усиливающая структура, работающая в режиме Гейгера, содержащая: сильнолегированную подложку, слоистую полупроводниковую структуру, включающую в себя: область лавинного процесса, находящуюся в контакте с упомянутой подложкой, и слой регулятора, находящийся в контакте с упомянутой областью лавинного процесса напротив упомянутой подложки, вдоль границы перехода, которая выполняет функцию квантификатора для регулирования лавинного процесса и выполняет функцию интегратора для накопления сигнального заряда, упомянутая область лавинного процесса и упомянутый слой регулятора осуществляет отвод заряда упомянутого интегратора и управляет упомянутым квантификатором, первый электрод, сообщающийся с упомянутым слоем регулятора, напротив упомянутой области лавинного процесса, и второй электрод, сообщающийся с упомянутой подложкой, напротив упомянутой области лавинного процесса.

45. Лавинная усиливающая структура по п.44, в которой упомянутый регулятор состоит из материала с большим импедансом.

46. Лавинная усиливающая структура по п.44, в которой упомянутый регулятор имеет первый энергетический барьер для множества первых носителей, которые накапливаются на упомянутом слое интегратора, для переноса в упомянутый слой регулятора в направлении от упомянутого интегратора, и второй энергетический барьер для множества вторых носителей с типом проводимости, противоположным упомянутым первым носителям, для переноса их в упомянутый регулятор в направлении от упомянутого первого электрода.

47. Лавинная усиливающая структура по п.44, в которой упомянутая граница перехода имеет ограниченную проводимость параллельно плоскости упомянутой подложки.

48. Лавинная усиливающая структура, работающая в режиме Гейгера, содержащая: подложку, слоистую полупроводниковую структуру, включающую в себя: область лавинного процесса, слой интегратора, который накапливает сигнальный заряд, причем упомянутый слой интегратора находится в полости, расположенной в упомянутой области лавинного процесса, и находится в контакте с упомянутой областью лавинного процесса вдоль границы перехода в форме кольца, которая выполняет функцию квантификатора для регулирования лавинного процесса, причем упомянутая область лавинного процесса и упомянутый слой интегратора находятся в контакте с упомянутой подложкой, и слой регулятора, который выполняет отвод заряда упомянутого интегратора и управляет упомянутым квантификатором, причем упомянутый слой регулятора находится в контакте с упомянутым слоем интегратора напротив упомянутой подложки, первый электрод, сообщающийся с упомянутым слоем регулятора напротив упомянутого слоя интегратора, и второй электрод, сообщающийся с упомянутой подложкой напротив упомянутой области лавинного процесса и упомянутого слоя интегратора.

49. Лавинная усиливающая структура по п.48, в которой упомянутый регулятор состоит из материала с большим импедансом.

50. Лавинная усиливающая структура по п.48, в которой упомянутый регулятор имеет первый энергетический барьер для множества первых носителей, которые накапливаются на упомянутом слое интегратора для переноса в упомянутый слой регулятора в направлении от упомянутого интегратора, и второй энергетический барьер для множества вторых носителей с типом проводимости, противоположным упомянутым первым носителям для переноса в упомянутый регулятор в направлении от упомянутого первого электрода.

51. Лавинная усиливающая структура по п.48, в которой упомянутая подложка представляет собой легированный полупроводниковый материал.

52. Лавинная усиливающая структура по п.48, в которой упомянутая подложка и упомянутая область лавинного процесса состоят из одного и того же полупроводникового материала.

53. Лавинная усиливающая структура по п.48, в которой упомянутая подложка и упомянутая область лавинного процесса состоят из полупроводникового материала с одним и тем же типом проводимости, причем упомянутая подложка в меньшей степени легирована, чем упомянутая область лавинного процесса.

54. Лавинная усиливающая структура по п.53, в которой на упомянутую область лавинного процесса влияет упомянутый второй электрод.

55. Лавинная усиливающая структура по п.53, в которой на упомянутую область лавинного процесса влияет упомянутый первый электрод.

56. Лавинная усиливающая структура по п.48, дополнительно содержащая: диэлектрический слой, расположенный рядом и находящийся в контакте с внешней кромкой упомянутого слоя регулятора, причем упомянутый диэлектрический слой находится в контакте с упомянутым слоем интегратора и упомянутой областью лавинного процесса.

57. Лавинная усиливающая структура по п.56, в которой упомянутый первый электрод также находится в контакте с упомянутым диэлектрическим слоем.

58. Лавинная усиливающая структура по п.56, в которой упомянутый первый электрод отдельно находится в контакте с упомянутым слоем регулятора и упомянутым диэлектрическим слоем.

59. Лавинная усиливающая структура по п.56, в которой упомянутый слой регулятора также находится в контакте с упомянутым диэлектрическим слоем напротив упомянутого слоя интегратора и упомянутой области лавинного процесса, причем упомянутый первый электрод также находится в контакте с упомянутым слоем регулятора напротив упомянутого диэлектрического слоя.

60. Лавинная усиливающая структура по п.48, в которой упомянутый слой регулятора и упомянутая область лавинного процесса состоят из одного и того же полупроводникового материала, причем упомянутый слой регулятора является в меньшей степени легированным, чем упомянутая область лавинного процесса.

61. Лавинная усиливающая структура по п.48, в которой упомянутый слой регулятора состоит из полупроводникового материала, имеющего большую ширину запрещенной зоны, чем у упомянутой области лавинного процесса.

62. Лавинная усиливающая структура по п.48, дополнительно содержащая: слой переноса сигналов, состоящий из полупроводникового материала того же типа проводимости, что и упомянутая область лавинного процесса, но имеющий меньшую степень легирования, причем упомянутый слой переноса сигналов генерирует множество свободных носителей заряда в ответ на сигнал и переносит упомянутые свободные носители заряда в упомянутую область лавинного процесса, причем упомянутая подложка и упомянутый второй электрод проходят за пределы упомянутой области лавинного процесса, упомянутый слой переноса сигналов находится в контакте с упомянутой областью лавинного процесса возле его внешней кромки и упомянутой подложки, напротив упомянутого второго электрода.

63. Лавинная усиливающая структура по п.62, в которой упомянутый слой переноса сигналов и упомянутая область лавинного процесса состоят из одного того же полупроводникового материала.

64. Лавинная усиливающая структура по п.62, в которой упомянутый слой переноса сигналов и упомянутая подложка состоят из одного и того же полупроводникового материала, с тем же типом проводимости и концентрацией легирования.

65. Лавинная усиливающая структура по п.62, в которой упомянутая подложка, упомянутая область лавинного процесса, упомянутый слой интегратора, упомянутый слой регулятора и упомянутый слой переноса сигналов состоят из одного и того же полупроводникового материала.

66. Лавинная усиливающая структура по п.62, в которой упомянутая подложка, упомянутая область лавинного процесса, упомянутый слой интегратора, упомянутый слой регулятора и упомянутый слой переноса сигналов состоят из Si.

67. Лавинная усиливающая структура по п.62, в которой упомянутая подложка, упомянутая область лавинного процесса, упомянутый слой интегратора, упомянутый слой регулятора и упомянутый слой переноса сигналов состоят из SiC, GaN, GaAs или GaP.

68. Лавинная усиливающая структура по п.62, в которой упомянутый слой переноса сигналов состоит из полупроводникового материала, имеющего более узкую ширину запрещенной зоны, чем у упомянутой области лавинного процесса.

69. Лавинная усиливающая структура по п.48, дополнительно содержащая: область контакта, которая является электропроводной и расположена между упомянутым слоем регулятора и упомянутым слоем интегратора, блокирующий слой, состоящий из полупроводникового материала, имеющего тот же тип проводимости, что и у упомянутой области лавинного процесса, причем упомянутый блокирующий слой находится в контакте с упомянутой областью контакта рядом с ее внешней кромкой, упомянутый блокирующий слой находится в контакте с упомянутой областью лавинного процесса и упомянутым слоем интегратора напротив упомянутой подложки.

70. Лавинная усиливающая структура по п.69, в которой упомянутая подложка, упомянутая область лавинного процесса, упомянутый слой интегратора, упомянутый слой регулятора и упомянутый блокирующий слой состоят из одного и того же полупроводникового материала.

71. Лавинная усиливающая структура по п.69, в которой упомянутая подложка, упомянутая область лавинного процесса, упомянутый слой интегратора, упомянутый слой регулятора и упомянутый блокирующий слой состоят из Si.

72. Лавинная усиливающая структура по п.69, в которой упомянутая подложка, упомянутая область лавинного процесса, упомянутый слой интегратора, упомянутый слой регулятора и упомянутый блокирующий слой состоят из SiC, GaN, GaAs или GaP.

73. Лавинная усиливающая структура по п.69, дополнительно содержащая: диэлектрический слой, расположенный возле и находящийся в контакте с внешней кромкой упомянутого слоя регулятора, причем упомянутый диэлектрический слой находится в контакте с упомянутым блокирующим слоем.

74. Лавинная усиливающая структура по п.73, в которой упомянутый первый электрод также закрывает упомянутый диэлектрический слой и находится в контакте с ним.

75. Лавинная усиливающая структура по п.73, дополнительно содержащая: третий электрод, находящийся в контакте с упомянутым диэлектрическим слоем.

76. Лавинная усиливающая структура по п.69, в которой упомянутый блокирующий слой и упомянутая область лавинного процесса состоят из полупроводникового материала с одинаковым типом проводимости, причем упомянутый блокирующий слой и упомянутая область лавинного процесса имеют одинаковую концентрацию легирования.

77. Лавинная усиливающая структура по п.69, в которой упомянутый блокирующий слой и упомянутая область лавинного процесса состоят из полупроводникового материала одного и того же типа проводимости, причем упомянутый блокирующий слой имеет меньшую концентрацию легирования, чем у упомянутой области лавинного процесса.

78. Лавинная усиливающая структура по п.69, в которой упомянутый блокирующий слой и упомянутая область лавинного процесса состоят из полупроводникового материала противоположного типа проводимости, причем упомянутый блокирующий слой имеет более низкую концентрацию легирования, чем упомянутая область лавинного процесса.

79. Лавинная усиливающая структура, работающая в режиме Гейгера, содержащая: подложку, слоистую полупроводниковую структуру, включающую в себя: область лавинного процесса, слой интегратора, который накапливает сигнальный заряд, причем упомянутый слой интегратора находится в пределах полости в упомянутой области лавинного процесса и находится в контакте с упомянутой областью лавинного процесса вдоль границы перехода в форме кольца, которая выполняет функцию квантификатора для регулирования лавинного процесса, причем упомянутая область лавинного процесса и упомянутый слой интегратора находятся в контакте с упомянутой подложкой, и слой регулятора осуществляет отвод заряда упомянутого интегратора и управляет упомянутым квантификатором, причем упомянутый слой регулятора находится в контакте с упомянутым слоем интегратора, напротив упомянутой подложки, первый электрод, сообщающийся с упомянутым слоем регулятора, напротив упомянутого слоя интегратора, и второй электрод, сообщающийся с упомянутой областью лавинного процесса, напротив упомянутой подложки.

80. Лавинная усиливающая структура по п.79, в которой упомянутый регулятор состоит из материала с большим импедансом.

81. Лавинная усиливающая структура по п.79, в которой упомянутый регулятор имеет первый энергетический барьер для множества первых носителей, которые накапливаются на упомянутом слое интегратора для переноса в упомянутый слой регулятора, в направлении от упомянутого интегратора, и второй энергетический барьер для множества вторых носителей с типом проводимости, противоположным упомянутым первым носителям, для переноса в упомянутый регулятор в направлении от упомянутого первого электрода.

82. Лавинная усиливающая структура, работающая в режиме Гейгера, содержащая: подложку, слоистую полупроводниковую структуру, включающую в себя: область лавинного процесса с тем же типом проводимости и большой степенью легирования, как и в упомянутой подложке, слой интегратора, находящийся в полости, в пределах упомянутой области лавинного процесса и находящийся в контакте с упомянутой областью лавинного процесса вдоль границы перехода в форме кольца, которая выполняет функцию квантификатора для регулирования лавинного процесса, причем упомянутый интегратор накапливает сигнальный заряд, и слой регулятора, находящийся полости в пределах упомянутого слоя интегратора и находящийся в контакте с упомянутым слоем интегратора вдоль границы перехода в форме кольца, причем упомянутый регулятор осуществляет отвод заряда упомянутого интегратора и управляет упомянутым квантификатором, первый электрод, сообщающийся с упомянутым слоем регулятора, напротив упомянутой подложки, и второй электрод, сообщающийся с упомянутой подложкой, напротив упомянутой области лавинного процесса, причем упомянутый слой интегратора и упомянутый слой регулятора также находятся в контакте с упомянутой подложкой.

83. Лавинная усиливающая структура по п.82, в которой упомянутый регулятор состоит из материала с большим импедансом.

84. Лавинная усиливающая структура по п.82, в которой упомянутый регулятор имеет первый энергетический барьер для множества первых носителей, которые накапливаются на упомянутом слое интегратора для переноса в упомянутый слой регулятора в направлении от упомянутого интегратора, и второй энергетический барьер для множества вторых носителей с типом проводимости, противоположным упомянутым первым носителям, для переноса в упомянутый регулятор в направлении от упомянутого первого электрода.

85. Лавинная усиливающая структура по п.82, дополнительно содержащая: диэлектрический слой, расположенный над и находящийся в контакте с внешней кромкой упомянутого слоя регулятора, который проходит возле упомянутого слоя интегратора, причем упомянутый диэлектрический слой также находится в контакте с упомянутым слоем интегратора и упомянутым слоем лавинного процесса, напротив упомянутой подложки, причем упомянутый первый электрод также находится в контакте с упомянутым диэлектрическим слоем и покрывает его.

86. Лавинная усиливающая структура по п.82, дополнительно содержащая: блокирующий слой, расположенный над и находящийся в контакте с внешней кромкой упомянутого слоя регулятора, который проходит возле упомянутого слоя интегратора, упомянутый блокирующий слой также находится в контакте с упомянутым слоем интегратора и упомянутым слоем лавинного процесса, напротив упомянутой подложки, причем упомянутый блокирующий слой состоит из полупроводникового материала, имеющего тот же тип проводимости и малый уровень легирования, что и у упомянутой области лавинного процесса.

87. Лавинная усиливающая структура, работающая в режиме Гейгера, содержащая: подложку, слоистую полупроводниковую структуру, включающую в себя: область лавинного процесса, и слой регулятора, находящийся в полости в пределах упомянутой области лавинного процесса и находящийся в контакте с упомянутой областью лавинного процесса вдоль границы перехода в форме кольца, причем упомянутая область лавинного процесса и упомянутый регулятор находятся в контакте с упомянутой подложкой, диэлектрическая область, находящаяся в контакте с упомянутой областью лавинного процесса и упомянутым слоем регулятора, напротив упомянутой подложки, причем граница перехода между упомянутой областью лавинного процесса и упомянутым диэлектрическим слоем выполняет функцию квантификатора и интегратора, упомянутый интегратор накапливает сигнальный заряд, упомянутый квантификатор регулирует лавинный процесс, упомянутый регулятор осуществляет отвод заряда упомянутого интегратора и управляет упомянутым квантификатором, первый электрод, находящийся в полости в пределах упомянутого диэлектрического слоя и сообщающийся с упомянутым слоем регулятора, напротив упомянутой подложки, второй электрод, сообщающийся с упомянутой подложкой напротив упомянутой области лавинного процесса и упомянутым слоем регулятора, причем упомянутый первый электрод и упомянутый второй электрод формируют режим лавинного процесса Гейгера в упомянутой области лавинного процесса, когда они электрически заряжены, и третий электрод, сообщающийся с упомянутым диэлектрическим слоем напротив упомянутой области лавинного процесса, причем упомянутый третий электрод осуществляет отвод заряда из упомянутого интегратора через упомянутый слой регулятора в упомянутый первый электрод, когда упомянутый третий электрод электрически заряжен.

88. Лавинная усиливающая структура по п.87, в которой упомянутый регулятор состоит из материала с большим импедансом.

89. Лавинная усиливающая структура по п.87, в которой упомянутый регулятор имеет первый энергетический барьер для множества первых носителей, которые накапливаются на упомянутом слое интегратора, для переноса в упомянутый слой регулятора, в направлении от упомянутого интегратора, и второй энергетический барьер для множества вторых носителей с типом проводимости, противоположным упомянутым первым носителям, для переноса в упомянутый регулятор в направлении от упомянутого первого электрода.

90. Лавинная усиливающая структура по п.87, в которой упомянутая подложка представляет собой сильнолегированный полупроводник, причем упомянутый квантификатор предусмотрен между упомянутой подложкой и упомянутой областью лавинного процесса, состоящей из полупроводника, имеющего тип проводимости, противоположный упомянутой подложке, причем упомянутый интегратор предусмотрен между упомянутой областью лавинного процесса и упомянутым диэлектрическим слоем.

91. Усилительная лавинная структура, работающая в режиме Гейгера, содержащая: три электрода, область лавинного процесса, содержащую материал, имеющий тот же тип проводимости, что и у упомянутой подложки, интегратор, который накапливает сигнальный заряд, квантификатор, предназначенный для регулирования лавинного процесса, регулятор осуществляет отвод заряда упомянутого интегратора и управляет упомянутым квантификатором, причем упомянутая область лавинного процесса, упомянутый интегратор, упомянутый квантификатор и упомянутый регулятор составляют слоистую полупроводниковую структуру, нанесенную на сильнолегированную подложку, один упомянутый электрод находится в контакте с упомянутой подложкой напротив упомянутой слоистой полупроводниковой структуры, промежуточный слой из полупроводникового материала с малым уровнем легирования того же типа проводимости, что и упомянутая подложка, причем упомянутый промежуточный слой находится в контакте с упомянутой областью лавинного процесса и вторым упомянутым электродом, и диэлектрический слой, находящийся в контакте с упомянутой областью лавинного процесса и третьим упомянутым электродом, причем функции упомянутого интегратора и упомянутого квантификатора выполняются вдоль границы перехода между упомянутой областью лавинного процесса и упомянутым диэлектрическим слоем, причем электрический потенциал между первым и третьим упомянутыми электродами, образует лавинный режим Гейгера в пределах упомянутой области лавинного процесса, второй упомянутый электрод осуществляет отвод заряда из упомянутого интегратора, когда к нему прикладывают напряжение.

92. Лавинная усиливающая структура по п.91, в которой упомянутый регулятор состоит из материала с большим импедансом.

93. Лавинная усиливающая структура по п.91, в которой упомянутый регулятор имеет первый энергетический барьер для множества первых носителей, которые накапливаются на упомянутом слое интегратора для переноса в упомянутый слой регулятора в направлении от упомянутого интегратора, и второй энергетический барьер для множества вторых носителей с типом проводимости, противоположным проводимости упомянутых первых носителей, для переноса их в упомянутый регулятор в направлении от упомянутого электрода.

94. Лавинная усиливающая структура по п.91, дополнительно содержащая: область контакта, состоящую из сильнолегированного материала, имеющего проводимость, противоположную упомянутой подложке, между упомянутым промежуточным слоем и вторым упомянутым электродом.

95. Лавинная усиливающая структура по п.91, дополнительно содержащая: второй регулятор, состоящий из полупроводникового материала с высокой электропроводностью, расположенного между упомянутым промежуточным слоем и вторым упомянутым электродом.

96. Лавинная усиливающая структура, содержащая: подложку, состоящую из легированного InP, слоистую полупроводниковую структуру, включающую в себя: слой изолятора, регулятор, состоящий из легированного InP, находящийся в контакте с упомянутым слоем изолятора, интегратор, состоящий из легированного InP, находящегося в контакте с упомянутым регулятором, причем упомянутый интегратор накапливает сигнальный заряд, слой квантификатора, состоящий из легированного InP, находящийся в контакте с упомянутым интегратором, причем упомянутый квантификатор регулирует лавинный процесс, упомянутый регулятор осуществляет отвод заряда упомянутого интегратора и управляет упомянутым квантификатором, слой буфера, состоящий из легированного InGaAsP, находящийся в контакте с упомянутым квантификатором, поглотитель, состоящий из легированного InGaAs, и эпитаксиальный слой, состоящий из InP, причем упомянутая подложка находится в контакте с упомянутым эпитаксиальным слоем, первый электрод, сообщающийся с упомянутым слоем изолятора напротив упомянутого регулятора, и второй электрод, сообщающийся с упомянутой подложкой напротив упомянутого эпитаксиального слоя.

97. Лавинная усиливающая структура по п.96, в которой упомянутая подложка имеет ориентацию [100].

98. Лавинная усиливающая структура по п.96, в которой упомянутый изолятор представляет собой Si₃N₄.

99. Многоканальная структура, содержащая, по меньшей мере, две лавинные усиливающие структуры, отдельно расположенные и установленные так, что формируется матрица, причем каждая упомянутая лавинная усиливающая структура имеет, по меньшей мере, два электрода, расположенные возле слоя области лавинного процесса, слоя интегратора, слоя регулятора и слоя подложки, причем два упомянутых слоя находятся в контакте вдоль первой границы перехода, которые выполняют функцию квантификатора, причем упомянутый квантификатор регулирует лавинный процесс, упомянутый интегратор накапливает сигнальный заряд, причем упомянутый регулятор осуществляет отвод заряда из упомянутого интегратора и управление упомянутым квантификатором.

100. Многоканальная структура по п.99, в которой примыкающие пары упомянутых лавинных усиливающих структур разделены зазором, который не меньше, чем 0,5 мкм.

101. Многоканальная структура по п.99, в которой упомянутый зазор между упомянутыми интеграторами заполнен полупроводниковым материалом, также составляющим упомянутую область лавинного процесса.

102. Многоканальная структура по п.99, в которой упомянутый зазор между упомянутыми интеграторами заполнен слаболегированным полупроводниковым материалом того же типа проводимости, что и упомянутый интегратор.

103. Многоканальная структура по п.99, в которой упомянутый зазор между упомянутыми интеграторами заполнен диэлектрическим материалом, который также отделяет упомянутые интеграторы от упомянутых регуляторов.

104. Многоканальная структура по п.99, в которой упомянутые лавинные усиливающие структуры являются идентичными по своей форме и размерам.

105. Многоканальная структура по п.99, в которой упомянутые лавинные усиливающие структуры имеют треугольную, прямоугольную, квадратную, многоугольную или круглую форму.

106. Многоканальная структура по п.99, в которой упомянутые первые электроды предусмотрены в виде одного непрерывного элемента.

107. Многоканальная структура по п.106, в которой упомянутый один непрерывный элемент выполнен прозрачным.

108. Многоканальная структура по п.99, дополнительно содержащая диэлектрический слой в пределах каждой упомянутой лавинной усиливающей структуры.

109. Многоканальная структура по п.99, в которой упомянутые слои подложки сформированы в виде единого непрерывного элемента.

110. Многоканальная структура по п.99, в которой упомянутые вторые электроды выполнены в виде единого непрерывного элемента.

111. Многоканальная структура по п.110, в которой упомянутый один непрерывный элемент выполнен прозрачным.

112. Многоканальная структура по п.99, дополнительно содержащая третий электрод в каждой упомянутой лавинной усиливающей структуре.

113. Многоканальная структура по п.99, в которой упомянутые третьи электроды выполнены в виде единого непрерывного элемента.

114. Многоканальная структура по п.113, в которой упомянутый один непрерывный элемент выполнен прозрачным.

115. Многоканальная структура по п.99, в которой упомянутые первые электроды выполнены прозрачными.

116. Многоканальная структура по п.99, в которой упомянутые вторые электроды выполнены прозрачными.

117. Многоканальная структура по п.99, в которой упомянутые третьи электроды выполнены прозрачными.

118. Многоканальная структура по п.99, дополнительно содержащая блокирующий слой в каждой упомянутой лавинной усиливающей структуре.

119. Многоканальная структура по п.99, дополнительно содержащая слой переноса сигналов в каждой упомянутой лавинной усиливающей структуре.

120. Многоканальная структура по п.99, дополнительно содержащая область контакта в каждой упомянутой лавинной усиливающей структуре.

121. Многоканальная структура, содержащая, по меньшей мере, две лавинные усиливающие структуры, расположенные раздельно и установленные так, что формируется матрица, причем каждая упомянутая лавинная усиливающая структура имеет, по меньшей мере, два электрода, расположенные рядом со слоем области лавинного процесса, слоем регулятора, диэлектрическим слоем и подложкой, причем два упомянутых слоя находятся в контакте вдоль первой границы перехода, которая выполняет функцию квантификатора, два упомянутых слоя находятся в контакте вдоль второй границы перехода, которая выполняет функцию интегратора, упомянутый квантификатор регулирует лавинный процесс, упомянутый интегратор накапливает сигнальный заряд, упомянутый регулятор осуществляет отвод заряда из упомянутого интегратора и управляет упомянутым квантификатором.

122. Многоканальная структура по п.121, в которой примыкающие пары упомянутых лавинных усиливающих структур разделены зазором, который не меньше, чем 0,5 мкм.

123. Многоканальная структура по п.121, в которой упомянутый зазор между упомянутыми интеграторами заполнен полупроводниковым материалом, также составляющим упомянутую область лавинного процесса.

124. Многоканальная структура по п.121, в которой упомянутый зазор между упомянутыми интеграторами заполнен слаболегированным полупроводниковым материалом того же типа проводимости, что и упомянутый интегратор.

125. Многоканальная структура по п.121, в которой упомянутый зазор между упомянутыми интеграторами заполнен диэлектрическим материалом, который также отделяет упомянутые интеграторы от упомянутых регуляторов.

126. Многоканальная структура по п.121, в которой упомянутые лавинные усиливающие структуры являются идентичными по форме и размерам.

127. Многоканальная структура по п.121, в которой упомянутые лавинные усиливающие структуры выполнены треугольной, прямоугольной, квадратной, многоугольной или круглой формы.

128. Многоканальная структура по п.121, в которой упомянутые первые электроды предусмотрены в виде единого непрерывного элемента.

129. Многоканальная структура по п.128, в которой упомянутый один непрерывный элемент выполнен прозрачным.

130. Многоканальная структура по п.121, дополнительно содержащая диэлектрический слой в каждой упомянутой лавинной усиливающей структуре.

131. Многоканальная структура по п.121, в которой упомянутые слои подложки сформированы в виде одного непрерывного элемента.

132. Многоканальная структура по п.121, в которой упомянутые вторые электроды сформированы в виде одного непрерывного элемента.

133. Многоканальная структура по п.132, в которой упомянутый один непрерывный элемент выполнен прозрачным.

134. Многоканальная структура по п.121, дополнительно содержащая третий электрод в каждой упомянутой лавинной усиливающей структуре.

135. Многоканальная структура по п.121, в которой упомянутые третьи электроды выполнены в виде одного непрерывного элемента.

136. Многоканальная структура по п.135, в которой упомянутый один непрерывный элемент выполнен прозрачным.

137. Многоканальная структура по п.121, в которой упомянутые первые электроды являются прозрачными.

138. Многоканальная структура по п.121, в которой упомянутые вторые электроды являются прозрачными.

139. Многоканальная структура по п.121, в которой упомянутые третьи электроды являются прозрачными.

140. Многоканальная структура по п.121, дополнительно содержащая блокирующий слой в каждой упомянутой лавинной усиливающей структуре.

141. Многоканальная структура по п.121, дополнительно содержащая слой переноса сигналов в каждой упомянутой лавинной усиливающей структуре.

142. Многоканальная структура по п.121, дополнительно содержащая область контакта в каждой упомянутой лавинной усиливающей структуре.

143. Многоканальная структура, содержащая, по меньшей мере, две лавинные усиливающие структуры, расположенные отдельно и скомпонованные так, что формируется матрица, причем каждая упомянутая лавинная усиливающая структура имеет, по меньшей мере, два электрода, расположенные возле слоя области лавинного процесса, слоя регулятора, диэлектрического слоя и подложки, два из упомянутых слоев находятся в контакте вдоль границы перехода, которая выполняет функцию квантификатора и интегратора, причем упомянутый квантификатор регулирует лавинный процесс, упомянутый интегратор накапливает сигнальный заряд, упомянутый регулятор осуществляет отвод заряда упомянутого интегратора и управляет упомянутым квантификатором.

144. Многоканальная структура по п.143, в которой примыкающие пары упомянутых лавинных усиливающих структур разделены зазором не меньше, чем 0,5 мкм.

145. Многоканальная структура по п.143, в которой упомянутый зазор между упомянутыми интеграторами заполнен полупроводниковым материалом, также составляющим упомянутую область лавинного процесса.

146. Многоканальная структура по п.143, в которой упомянутый зазор между упомянутыми интеграторами заполнен слаболегированным полупроводниковым материалом того же типа проводимости, что и упомянутый интегратор.

147. Многоканальная структура по п.143, в которой упомянутый зазор между упомянутыми интеграторами заполнен диэлектрическим материалом, который также отделяет упомянутые интеграторы от упомянутых регуляторов.

148. Многоканальная структура по п.143, в которой упомянутые лавинные усиливающие структуры идентичны по форме и размерам.

149. Многоканальная структура по п.143, в которой упомянутые лавинные усиливающие структуры имеют треугольную форму, прямоугольную, многоугольную или круглую форму.

150. Многоканальная структура по п.143, в которой упомянутые первые электроды выполнены в виде одного непрерывного элемента.

151. Многоканальная структура по п.143, в которой упомянутый один непрерывный элемент выполнен прозрачным.

152. Многоканальная структура по п.143, дополнительно содержащая диэлектрический слой в каждой упомянутой лавинной усиливающей структуре.

153. Многоканальная структура по п.143, в которой упомянутые слои подложки выполнены в виде одного непрерывного элемента.

154. Многоканальная структура по п.143, в которой упомянутые вторые электроды выполнены в виде одного непрерывного элемента.

155. Многоканальная структура по п.143, в которой упомянутый один непрерывный элемент выполнен прозрачным.

156. Многоканальная структура по п.143, дополнительно содержащая третий электрод в каждой упомянутой лавинной усиливающей структуре.

157. Многоканальная структура по п.143, в которой упомянутые третьи электроды выполнены в виде одного непрерывного элемента.

158. Многоканальная структура по п.157, в которой упомянутый один непрерывный элемент выполнен прозрачным.

159. Многоканальная структура по п.143, в которой упомянутые первые электроды являются прозрачными.

160. Многоканальная структура по п.143, в которой упомянутые вторые электроды являются прозрачными.

161. Многоканальная структура по п.143, в которой упомянутые третьи электроды являются прозрачными.

162. Многоканальная структура по п.143, дополнительно содержащая блокирующий слой в каждой упомянутой лавинной усиливающей структуре.

163. Многоканальная структура по п.143, дополнительно содержащая слой переноса сигналов в каждой упомянутой лавинной усиливающей структуре.

164. Многоканальная структура по п.143, дополнительно содержащая область контакта в каждой упомянутой лавинной усиливающей структуре.

165. Многоканальная структура по п.143, характеризующаяся тем, что она может применяться для оборудования ночного видения, для улучшенного детектирования в борьбе с терроризмом.