[發(fā)明專利]可變中心收集電極的三維溝槽電極硅探測器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611162056.2
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN106449802B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李正;廖川;唐立鵬;張亞
• 申請（專利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224
• 代理公司: 長沙星耀專利事務(wù)所(普通合伙)43205
• 代理人: 姜芳蕊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高能物理及天體物理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可變中心收集電極的三維溝槽電極硅探測器。

背景技術(shù)

探測器廣泛應(yīng)用于高能物理、天體物理、航空航天、軍事、醫(yī)學(xué)等技術(shù)領(lǐng)域，在高能物理及天體物理之中，探測器處于強輻照條件下，因此對探測器本身有嚴格的要求，要求其具有較強的抗輻照能力，且漏電流以及全耗盡電壓不能太大，對于其體積的大小也有不同的要求。傳統(tǒng)的“三維溝槽電極硅探測器”有許多不足之處：其一，在其正負極之間的電場分布并不均勻，且電場線多是曲線，不是最短的直線，而電子在電場中的運動是沿著電場方向的，進而導(dǎo)致電子的漂移距離增加，隨著電子漂移距離的增加，輻射產(chǎn)生的缺陷能級對電子的影響越大，導(dǎo)致電信號的衰減；其二，三維溝槽電極硅探測器常常有弱電場區(qū)，電子的速度在弱電場區(qū)是很小的，在弱電場區(qū)運動的時間長，在強輻射條件下，電信號會迅速衰減；其三，三維溝槽電極硅探測器電極間距的大小變化會影響其抗輻射性能，單個溝槽單元的大小對抗輻射性能影響大，所以三維溝槽電極硅探測器在做成陣列時，探測器單元結(jié)構(gòu)的大小不能隨意的增大，不方便調(diào)節(jié)，這樣對其應(yīng)用產(chǎn)生了很大的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種可變中心收集電極的三維溝槽電極硅探測器，結(jié)構(gòu)簡單合理，抗輻射性能強，解決了現(xiàn)有技術(shù)中正負電極間的電場分布不均勻，存在弱電場區(qū)，單個探測器單元結(jié)構(gòu)的大小對抗輻射性能影響大而使得體積不方便調(diào)節(jié)的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種可變中心收集電極的三維溝槽電極硅探測器，外圍電極由第一直線部、第二直線部和彎曲部構(gòu)成，第一直線部和第二直線部平行，第一直線部的端部和第二直線部的端部通過彎曲部封閉連接，長中心電極位于外圍電極的中間，長中心電極與第一直線部、第二直線部平行，第一直線部與第二直線部的長度相同；外圍電極與長中心電極之間有隔離硅體，外圍電極、長中心電極的下面為p型硅基體，在p型硅基體的底部鍍有二氧化硅保護層。

本發(fā)明的特征還在于，進一步的，所述長中心電極接負極，外圍電極接正極；長中心電極由鋁層和重摻雜硼硅層構(gòu)成，鋁層位于最上層，重摻雜硼硅層位于鋁層下面；外圍電極由鋁層和重摻雜磷硅層構(gòu)成，鋁層位于最上層，重摻雜磷硅層位于鋁層下面。

進一步的，所述長中心電極接正極，外圍電極接負極；長中心電極由鋁層和重摻雜磷硅層構(gòu)成，鋁層位于最上層，重摻雜磷硅層位于鋁層下面；外圍電極由鋁層和重摻雜硼硅層構(gòu)成，鋁層位于最上層，重摻雜硼硅層位于鋁層下面。

進一步的，所述鋁層厚度為1μm，重摻雜硼硅層厚度為200μm～500μm，重摻雜磷硅層厚度為200μm～500μm。

進一步的，所述長中心電極的寬度為10μm，外圍電極的寬度為10μm。

進一步的，所述彎曲部為半圓形，彎曲部的半徑等于電極間距，電極間距不超過50μm。

進一步的，所述隔離硅體由二氧化硅層和輕摻雜硼硅層構(gòu)成，二氧化硅層位于最上層，厚度為1μm；輕摻雜硼硅層位于二氧化硅層下面，厚度為200μm～500μm。

進一步的，所述p型硅基體為輕摻雜硼硅，其厚度為20μm～50μm。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單合理，抗輻射性能強，探測器單元結(jié)構(gòu)體積的增大，對其抗輻射性能影響小，這就意味著可以在不影響其抗輻射性能的條件下，調(diào)節(jié)探測器的結(jié)構(gòu)大小按長度方向進行調(diào)整，有很大的可調(diào)節(jié)空間，其實用性大大增強，解決了傳統(tǒng)的三維溝槽電極硅探測器單元結(jié)構(gòu)大小調(diào)節(jié)不方便的問題；此外，本發(fā)明的長中心電極的大小隨著探測器單元結(jié)構(gòu)體積變化而變化，解決了傳統(tǒng)的三維溝槽電極硅探測器電場分布不均勻，導(dǎo)致電信號會迅速衰減的問題；本發(fā)明的外圍電極為圓柱與長方體相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，避免存在弱電場的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是傳統(tǒng)三維溝槽電極硅探測器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明電極硅探測器陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1.中央柱電極，2.溝槽電極，3.隔離硅體，4.p型硅基體，5.二氧化硅保護層，6.長中心電極，7.外圍電極，8.第一直線部，9.第二直線部，10.彎曲部。

具體實施方式