[發明專利]一種基于二硫化鉬晶體管的閃爍體探測器及其制作方法

有效

• 申請號: 201610057643.9
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105676259B
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 蘇曉
• 申請（專利權）人: 泉州市金太陽電子科技有限公司
• 主分類號: G01T1/202
• 分類號: G01T1/202;H01L31/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于二硫化鉬晶體管的閃爍體探測器，所述閃爍體探測器包括一導電硅基底，所述導電硅基底背表面設有柵電極，正表面設有柵絕緣層，所述柵絕緣層上設有單層二硫化鉬，所述單層二硫化鉬兩端設有源電極和漏電極，所述源電極和漏電極連接柵絕緣層；所述單層二硫化鉬上設有閃爍體，所述閃爍體位于源電極和漏電極之間，所述閃爍體外包覆有保護層。本發明所述的基于二硫化鉬晶體管的閃爍體探測器為光電晶體管并作為閃爍體探測器的光電轉換器件，在單層二硫化鉬上直接沉積閃爍體作為高能粒子接收體，具有靈敏度高，響度速度快，結構簡單，成本低的特性。

技術領域

本發明涉及到的輻射探測的技術領域，特別涉及到一種基于二硫化鉬晶體管的閃爍體探測器及其制作方法。

背景技術

輻射探測技術在X射線探測、CT、核醫學放射性核素成像、環境輻射監測、高能射線探測等領域有著廣泛的應用，而閃爍體探測器系統是探測放射性物質射線劑量、能譜、計數率等最常用的設備之一。其在特殊核材料檢測、放射性物質檢測、低劑量環境檢測、射線能譜測量等領域，由于其探測效率高、測量靈敏度高、能譜響應廣等特點，使它成為這些領域的首選技術。

傳統閃爍探測器采用光電倍增管作為光電轉換器件。當光照射到光電倍增管的光陰極時，光陰極向真空中激發出光電子，這些電子被外電場(或磁場)加速，聚焦于第一次極，這些沖擊次極的電子能使次極釋放更多的電子聚焦于第二次極。依此類推，經過十次以上倍增,光電子的放大倍數可達到108～1010。最后把放大后的電子用陽極收集作為信號輸出。因為采用了二次發射倍增系統，采用光電倍增管的閃爍探測器具有檢測靈敏度高、信噪比高和線性度好的特點，但由于光電倍增管為基于外光電效應和二次電子發射效應的電子真空器件，長時間使用易老化且制造成本極高。

此外，硅光電二極管也常被采用作為閃爍探測器的光電轉轉換器件。硅光電二極管一般為PIN結構，本征區吸收區吸收熒光后產生電子空穴對，在反向偏壓的作用下，載流子被收集形成電流信號。采用硅光電二極管的閃爍探測器具有成本低、易形成大面積陣列的優勢，但由于PIN光電二極管轉換效率低下，導致閃爍體探測器靈敏度低，信噪比差。

發明內容

本發明的目的在于提出一種基于二硫化鉬晶體管的閃爍體探測器及其制作方法，采用單層二硫化鉬為光電晶體管并作為閃爍體探測器的光電轉換器件，在單層二硫化鉬上直接沉積閃爍體作為高能粒子接收體，具有結構簡單，容易制造的特點，且成本低，且所得的閃爍體探測器具有靈敏度高，響度速度快。

為此，本發明采用以下技術方案：

一種基于二硫化鉬晶體管的閃爍體探測器的制作方法，所述閃爍體探測器包括一導電硅基底，所述導電硅基底背表面設有柵電極，正表面設有柵絕緣層，所述柵絕緣層上設有單層二硫化鉬，所述單層二硫化鉬兩端設有源電極和漏電極，所述源電極和漏電極連接柵絕緣層；所述單層二硫化鉬上設有閃爍體，所述閃爍體位于源電極和漏電極之間，所述閃爍體外包覆有保護層；其制作方法包括如下：

1)提供一硅基底，正表面熱氧化形成一定厚度的SiO2層作為柵絕緣層，背表面蒸鍍形成柵電極；

2)在柵絕緣層上轉移單層二硫化鉬，利用光刻技術在單層二硫化鉬兩端形成源電極和漏電極的圖案化，并蒸鍍沉積形成源電極和漏電極；

3)在單層二硫化鉬上形成閃爍體，在閃爍體外蒸鍍形成保護層，即得到基于二硫化鉬的閃爍體探測器。

優選的，所述導電硅基底為N型硅基底，其厚度為200nm-300nm。

優選的，所述作為絕緣層的SiO2層的厚度為60-120nm。

優選的，所述柵電極采用電子束蒸發設備蒸鍍形成的，其材料為Cu、Au、Ti、Al或者Ag中的至少一種，厚度為30-100nm。

優選的，所述單層二硫化鉬采用PMMA法轉移至柵絕緣層上。