[發明專利]多晶碘化汞薄膜室溫核輻射探測器的制備方法

無效

• 申請號: 200810033872.2
• 申請日: 2008-02-26
• 公開（公告）號: CN101262026A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 鄭耀明;史偉民;張瑜;余俊陽;鄭偉峰;王漪
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;C23F1/14;C23C14/26;C23C14/14;C23C14/04
• 代理公司: 上海上大專利事務所
• 代理人: 王正

技術領域

本發明涉及一種多晶碘化汞薄膜室溫核輻射探測器的制備方法，特別是一種X射線、γ射線室溫核輻射探測器的制備方法，屬半導體探測器制備工藝技術領域。

背景技術

碘化汞(HgI₂)為半導體化合物是20世紀70年代發展起來的一種制作室溫半導體核輻射探測器的優良材料，具有幾個突出的優點：(1)晶體的禁帶寬度大(2.14eV)，室溫下熱激發產生的載流子數目少，可制備出漏電流極小的室溫核輻射探測器；(2)用碘化汞制作的探測器是勻質體，具有均勻的電場分布，有利于載流子輸運；(3)碘化汞的平均原子序數高，對射線有很高的阻止本領，探測效率高；(4)碘化汞的電離效率高，有利于制備出性能優良的探測器。

由于碘化汞單晶體生長制備的成本較高，而且不容易獲得大面積的單晶體；故目前國際上研究的熱點是對多晶碘化汞薄膜探測器的制備。獲得高質量的，柱狀晶粒的多晶碘化汞薄膜是獲得性能優異的室溫核輻射探測器的關鍵。制備多晶碘化汞薄膜的方法有以下幾種：(1)溶液法：該法主要是在不同溶劑的碘化汞飽和溶液中沉積碘化汞薄膜；(2)粘結劑法：該法是用粘結劑與碘化汞粉末混合后粘結在襯底上，然后除去粘結劑；(3)物理氣相沉積法：在真空狀態下，受熱后碘化汞分子離開其表面，沉積在基片上。目前較為普遍的方法是物理氣相沉積法。

由于碘化汞的相變溫度為127℃，因此薄膜的生長溫度不能超過該溫度。在物理氣相沉積過程中，薄膜的生長溫度過高，雖然能獲得較大的生長速率但是也會導致薄膜和襯底的應力過大，結合力降低；生長溫度過低，又會影響薄膜的生長速率和質量。因此，為了獲得薄膜和襯底之間較好的結合，降低它們之間的應力，必須降低生長的溫度，這就會影響薄膜沉積的速度和質量。在相對較低溫度下，如何提高薄膜的沉積速率和制得柱狀晶粒的薄膜，成為了薄膜制備的關鍵。對于薄膜的制備技術，已經獲得了高質量的薄膜，并已申請了發明專利：超聲波作用下碘化汞薄膜的制備方法(申請號：200710045847.1)。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種多晶碘化汞薄膜室溫核輻射探測器的制備方法。

本發明的目的之二是提供一種有高能量分辨率的探測器。

為達到上述目的，本發明采用如下的工藝過程和步驟：

首先進行膜的選取，然后對選取的膜進行機械拋光后，再進行化學腐蝕，將經過上述處理的膜制備成電極，并在該電極粘結引線，經密封保護后，即可固定安裝。具體步驟如下：

a.多晶碘化汞薄膜的表面處理：首先選取由完整的柱狀晶粒排列在襯底基片上而成的多晶碘化汞薄膜，用細沙皮紙對薄膜進行機械粗拋光，然后用綢布進行機械細拋光；經機械細拋光后，用10-20℃的10-20％KI溶液進行1-3分鐘的化學腐蝕拋光；然后再用綢布進行機械細拋光，用10-20℃的5-15％KI溶液進行1-3分鐘的化學腐蝕拋光；隨后用18MΩ的去離子水反復沖洗數次，在清潔的空氣中晾干，并暴露24小時；

b.探測器電極的制備：將表面處理好的多晶碘化汞薄膜放入真空鍍膜機，通過掩膜板在多晶碘化汞薄膜和襯底上蒸鍍金電極，蒸發源和多晶碘化汞薄膜之間的距離為5-10厘米，蒸鍍時真空度為3.0-5.0×10^-3Pa；

c.封裝和安裝：制備好電極后，分別從襯底電極和上電極粘接直徑約30μm的鈀絲引出線；電極制作完成后，在上電極和碘化汞薄膜的上表面蒸涂上一層保護膜；保護膜材料為電阻率大于10¹⁴Ω·cm、擊穿電壓17-25KV/mm的硅橡膠；然后把用保護膜封裝好的部分用環氧樹脂粘結固定在聚四氟乙烯基座上；而后將鈀絲引至外電路，焊接在外引線上，并將外引線從基座下方引出并固定；最后安裝開有窗口的鋁殼作為探測器的外殼。

本發明中所述的襯底基片是導電玻璃、非晶硅薄膜玻璃、預先蒸鍍有金薄膜的導電玻璃或半導體材料；多晶碘化汞薄膜的尺寸為2英寸×2英寸，多晶薄膜的柱狀晶粒方向屬于(001)晶面類型，多晶碘化汞薄膜的厚度為100-500μm。

本發明的具有高能量分辨率的多晶碘化汞薄膜室溫核輻射探測器，其結構為三層結構：上層為金電極，金電極下為一層多晶碘化汞薄膜，薄膜下為一層襯底層；該三層結構經過保護膜封裝后，安裝固定在聚四氟乙烯基座上，結構示意圖請參看圖1。