[发明专利]高速感光设备

权利要求书

1.一种光学设备，包括：

半导体基板，所述半导体基板包括第三p掺杂区和一个或多个n掺杂区，所述第三p掺杂区与所述一个或多个n掺杂区电短路；

锗硅层，所述锗硅层耦合到所述半导体基板，所述锗硅层被布置在所述第三p掺杂区上方，所述锗硅层包括被配置用于吸收光子并且从所述吸收的光子产生光载流子的光电二极管区域；

一个或多个第一开关，所述一个或多个第一开关由第一控制信号控制，所述一个或多个第一开关被配置用于基于所述第一控制信号收集所述光载流子的至少一部分；以及

一个或多个第二开关，所述一个或多个第二开关由第二控制信号控制，所述一个或多个第二开关被配置用于基于所述第二控制信号收集所述光载流子的至少一部分，其中所述第二控制信号不同于所述第一控制信号，

其中所述一个或多个第一开关包括：

第一p掺杂区，所述第一p掺杂区在所述锗硅层中，其中所述第一p掺杂区由所述第一控制信号控制；以及

第一n掺杂区，所述第一n掺杂区在所述锗硅层中，其中所述第一n掺杂区耦合到第一读出集成电路；

其中所述一个或多个第二开关包括：

第二p掺杂区，所述第二p掺杂区在所述锗硅层中，其中所述第二p掺杂区由所述第二控制信号控制；以及

第二n掺杂区，所述第二n掺杂区在所述锗硅层中，其中所述第二n掺杂区耦合到第二读出集成电路。

2.根据权利要求1所述的光学设备，

其中所述锗硅层包括第三n掺杂区和第四n掺杂区，

其中所述第一p掺杂区的至少一部分形成在所述第三n掺杂区中，并且

其中所述第二p掺杂区的至少一部分形成在所述第四n掺杂区中。

3.根据权利要求1所述的光学设备，

其中所述锗硅层包括第三n掺杂区，并且

其中所述第一p掺杂区的至少一部分和所述第二p掺杂区的一部分形成在所述第三n掺杂区中。

4.根据权利要求1所述的光学设备，

其中所述第一控制信号是固定的偏置电压，并且

其中所述第二控制信号是在所述第一控制信号的所述固定的电压上偏置的可变偏置电压。

5.根据权利要求1所述的光学设备，

其中由所述锗硅层吸收的所述光子从三维目标的表面反射，并且

其中由所述一个或多个第一开关收集的所述光载流子的所述部分和由所述一个或多个第二开关收集的所述光载流子的所述部分被飞行时间系统利用以分析所述三维目标的深度信息或材料成分。

6.一种光学设备，包括：

半导体基板；

吸收层，所述吸收层耦合到所述半导体基板，所述吸收层包括被配置用于吸收光子并且从所述吸收的光子产生光载流子的光电二极管区域；

一个或多个第一开关，所述一个或多个第一开关由第一控制信号控制，所述一个或多个第一开关被配置用于基于所述第一控制信号收集所述光载流子的至少一部分；以及

一个或多个第二开关，所述一个或多个第二开关由第二控制信号控制，所述一个或多个第二开关被配置用于基于所述第二控制信号收集所述光载流子的至少一部分，其中所述第二控制信号不同于所述第一控制信号，

其中所述一个或多个第一开关包括：

第一p掺杂区，所述第一p掺杂区在所述半导体基板中，其中所述第一p掺杂区由所述第一控制信号控制；以及

第一n掺杂区，所述第一n掺杂区在所述半导体基板中，其中所述第一n掺杂区耦合到第一读出集成电路，并且

其中所述一个或多个第二开关包括：

第二p掺杂区，所述第二p掺杂区在所述半导体基板中，其中所述第二p掺杂区由所述第二控制信号控制；以及

第二n掺杂区，所述第二n掺杂区在所述半导体基板中，其中所述第二n掺杂区耦合到第二读出集成电路。

7.根据权利要求6所述的光学设备，

其中所述半导体基板包括第三n掺杂区和第四n掺杂区，

其中所述第一p掺杂区的至少一部分形成在所述第三n掺杂区中，并且

其中所述第二p掺杂区的至少一部分形成在所述第四n掺杂区中。