[發(fā)明專利]在多晶CZT上沉積DLC膜的方法及CZT半導體探測器

有效

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• 申請日: 2015-09-14
• 公開（公告）號: CN105220112B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 廖斌;歐陽曉平;王宇東;吳先映;張旭;羅軍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京師范大學
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/32;H01L31/18;H01L31/115;H01L31/0296
• 代理公司: 北京名華博信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11453
• 代理人: 李冬梅,苗源

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及放射性材料探測的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種在多晶碲鋅鎘(CZT)上沉積類金剛石碳(DLC)膜的方法及CZT半導體探測器。

背景技術(shù)

關(guān)于特殊核材料、臟彈、核武器和某些放射源、放射性污染等的鑒別，可采取γ輻射能譜測量與分析方法實現(xiàn)。其中，反恐便攜式γ譜儀具有截獲、識別非法核材料，阻斷其流通途徑和現(xiàn)場檢查放射性污染性質(zhì)，為決策提供重要依據(jù)的作用，是交通關(guān)口的重要安檢設(shè)備和反恐部隊的重要裝備。

迄今為止，國內(nèi)外γ能譜測量儀器主要包括三類：其一，采用無機晶體閃爍體作為探頭的閃爍體譜儀，如NaI(Tl)譜儀、CsI(Tl)譜儀等，特點是探測效率高，使用方便，但能量分辨率低，目前商用便攜式譜儀基本都屬于這一類型；其二，采用高純度鍺HPGe或者鍺鋰Ge(Li)半導體探測器的半導體譜儀，其特點是能量分辨率高，但因為需要使用低溫條件，主要用于實驗室分析，不適于便攜式應用；其三，基于碲化鎘(CdTe)或碲鋅鎘(CdZnTe,以下簡稱CZT)等化合物半導體探測器的半導體譜儀，起能量分辨率介于HPGe和NaI(Tl)之間，可在常溫下使用，易于便攜。

其中，CZT半導體探測器可在常溫下使用，體積小，探測裝置簡單，兼有寬的禁帶和低的電離能，這使它在常溫下具有很好的能量分辨率，同時高的原子序數(shù)提高了光電峰的本征效率。此外，CZT半導體探測器還有對低能光子有高探測效率，探測信號直接轉(zhuǎn)換，易與前端電子學結(jié)合，可構(gòu)成空間分辨率高的像素陣列探測器和受環(huán)境因素影響小等優(yōu)點。因此，從反恐便攜式γ譜儀的發(fā)展方向來看，比較有前途的應該是CZT半導體探測譜儀。但是，單晶CZT探測器的最大缺點是體積小，探測效率低。目前CZT晶體最大單晶體積只可達15mm*15mm*7.5mm，因此，做成像素列探測器需要很高的工藝水平和生產(chǎn)成本。

經(jīng)大量研究后，本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：研發(fā)多晶CZT半導體探測器是發(fā)展CZT探測的趨勢。現(xiàn)有的晶體生長工藝可以將多晶CZT半導體探測器制備成大體積，提高探測效率的同時，還可以降低生產(chǎn)成本，但是多晶CZT半導體探測器的存在漏電流大和硬度低易碎的缺點。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實施例的目的在于提出一種在多晶碲鋅鎘(CZT)上沉積類金剛石碳(DLC)膜的方法及CZT半導體探測器，在多晶CZT上沉積DLC膜能夠保護多晶CZT，減小漏電流。

進一步來講，該在多晶CZT上沉積DLC膜的方法包括：采用磁過濾陰極真空弧沉積方法，在多晶CZT的晶體表面沉積第一層DLC膜；在所述第一層DLC膜之上，采用磁過濾陰極真空弧沉積方法沉積用于釋放內(nèi)應力的薄膜過渡層；在所述薄膜過渡層之上，采用磁過濾陰極真空弧沉積方法沉積第二層DLC膜。

可選地，在一些實施例中，所述薄膜過渡層為聚合物有機膜或氧化鋁膜層。

可選地，在一些實施例中，所述聚合有機物膜包括聚酰亞胺膜。

可選地，在一些實施例中，所述磁過濾陰極真空弧沉積方法利用雙管180度磁過濾沉積方式。

可選地，在一些實施例中，在沉積所述第一層DLC膜時，采用的靶材為碳陰極，起弧電流90A，彎管磁場2.0A，束流50mA，順序采用負壓-800V、-600V、-400V、及-300V進行沉積；在沉積所述第二層DLC膜時，采用的靶材為碳陰極，起弧電流90A，彎管磁場2.0A，起弧電流90A，彎管磁場2.0A，負壓-300V，沉積時間15min，占空比為20％。

可選地，在一些實施例中，在沉積所述氧化鋁膜層時，采用的靶材為Al陰極，起弧電流90A，彎管磁場2.0A，氧氣流量50sccm。

可選地，在一些實施例中，所述第一層DLC膜的厚度為80-120nm nm，所述氧化鋁膜層層的厚度為20-30nm，所述第二層DLC膜的厚度為0-370nm。

可選地，在一些實施例中，上述在多晶CZT上沉積DLC膜的方法還包括：在所述第一層DLC膜和所述薄膜過渡層之間，采用金屬離子源注入方法注入金屬鈦層。

可選地，在一些實施例中，所述金屬鈦層的注入條件包括：注入電壓8Kv，注入束流5mA，注入劑量1000mC。

此外，該碲鋅鎘(CZT)半導體探測器設(shè)置有采用前述任意一種在多晶CZT上沉積DLC膜的方法制備而成的多晶CZT。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明各實施例具有以下優(yōu)點：