[发明专利]基于异常光导(EOC)效应的高分辨率光子检测方法和装置

说明书

相关专利申请的交叉引用和优先权声明

本专利申请要求于2010年1月8日提交的、待决的美国临时专利申请61/293,442的优先权，该申请的公开内容在此通过引用整体并入本文。

本专利申请与于2009年1月30日提交的、待决的美国专利申请12/375,861相关，该待决的美国专利申请为于2007年7月31日提交的PCT专利申请PCT/US07/74864的美国国家阶段，其要求于2006年8月1日提交的美国临时专利申请60/821,040的优先权，每个上述文献的公开内容在此通过引用整体并入本文。

背景技术和发明内容

异常光导(EOC)为由金属-半导体混合(MSH)结构展示出的几何驱动(geometry-driven)界面的“EXX”现象类别中新近的例子，其中：

E＝异常；以及

XX＝界面现象的类型，例如磁阻(MR)，压导(PC)，光导(OC)和电导(EC)。

参见上面参考和引用的相关专利申请；还参见Wieland等人的“Extraordinary optoconductance in metal-semiconductor hybrid structures”，Appl.Phys.Lett.88，052105(2006)；Solin等人的“Enhanced Room-Temperature Geometric Magnetoresistance in Inhomogeneous Narrow-Gap Semiconductors”，Science 289，1530(2000)；Rowe等人的“Enhanced Room-Temperature Piezoconductance of Metal-Semiconductor Hybrid Structures”，Appl.Phys.Lett.83，1160(2003)；Rowe等人的“Giant Room-Temperature Piezoresistance in a Metal-Silicon Hybrid Structure”，Phys.Rev.Lett.100，145501(2008)；以及Wang等人的“Extraordinary electroconductance in metal-semiconductor hybrid structures”，Appl.Phys.Lett.92，262106(2008)，上述每一文献的公开内容在此通过引用整体并入本文。术语“EXX传感器”因此指代具有半导体/金属界面的MSH器件类别，半导体/金属界面对特定类型扰动的响应产生异常界面效应XX或异常体效应XX。界面或体效应XX被称为“异常”，是因为“异常”一词在本领域可以被理解为灵敏度相比较于宏观器件对于相同扰动所能获得的灵敏度的成倍增加。

例如，上面参考和引入的专利申请描述了一种如图1所描绘的EOC器件。图1图示了一个示例性的EOC传感器100，该EOC传感器100为MSH器件，该MSH器件具有置于衬底106上的半导体部分102和金属分路(shunt)部分104。半导体部分102和金属分路部分104一起限定了半导体/金属界面108。如图1中所示，在图1的EOC传感器的情形中，半导体部分102和金属分路部分104基本上共面。进一步地，半导体部分102和金属分路部分104位于基本上与衬底106平行的平面内。进一步地，可以看出，半导体/金属界面108基本上垂直于衬底106的平面。这一架构可以称为外部分路的范德堡(vdP)平面。

在操作中，EOC器件100被来自光扰动源120(其可以是任意的光发射源，包括但不限于激光发射设备，具有荧光发射的单元(其诸如可以通过引入基于氟的造影剂来发射)等)的光102所扰动。光照半导体部分102和金属分路部分104的光暴露表面的光122使半导体-金属界面108表现为欧姆(或线性)界面，并经由EOC效应产生可测量的电压。如图1中所示的对具有通常架构的EOC器件100(其中EOC器件具有500nm或更大的长度(y-轴)和宽度(x-轴)尺度)的实验已显示了这类EOC器件展示出随着光照强度的增加而降低的有效电阻。