[發明專利]一種變摻雜變組分的AlGaNGaN中子探測器

有效

• 申請號: 201710095598.0
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN106711250B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 湯彬;朱志甫;鄒繼軍;王盛茂;鄧文娟;彭新村
• 申請（專利權）人: 東華理工大學
• 主分類號: H01L31/0304
• 分類號: H01L31/0304;H01L31/118;H01L31/18
• 代理公司: 江西省專利事務所36100
• 代理人: 胡里程

1.一種變摻雜變組分AlGaN/GaN中子探測器，其特征在于：該探測器為PIN結構，以自支撐n型GaN作為襯底，在襯底上利用金屬有機物化學氣相沉積技術順序生長變摻雜變組分n型AlGaN N層、未摻雜GaN I層、p型GaN P層；利用電子束蒸發設備在p型GaN層和n型襯底層分別沉積多層金屬并退火處理分別形成p型和n型歐姆接觸電極，而后利用光刻及磁控濺射技術在p型電極上濺射¹⁰B₄C或⁶LiF形成中子轉換層。

2.根據權利要求1所述的變摻雜變組分AlGaN/GaN中子探測器，其制備步驟如下：

1）選取自支撐n型GaN材料做襯底，要求其位錯密度低于10⁶cm^-2，晶向為Ga面（1-110），雙面拋光，n型摻雜濃度為5～10×10¹⁸cm^-3，厚度為150～200μm；

2）在步驟1）中獲得的n型GaN襯底上，外延生長Si摻雜n型變摻雜變組分AlGaN/GaN PIN結構中的N層，N層厚度為4～8μm，從襯底往外生長時，n型摻雜濃度由1～10×10¹⁸cm^-3按指數遞減至5～10×10¹⁶cm^-3，Al組分由0.2～0.3線性遞減至0；

3）在步驟2）中獲得的N層上繼續外延生長厚度為1～3μm的未摻雜的GaN作為PIN結構中的I層；

4）在步驟3）中獲得的I層上繼續外延生長Mg摻雜厚度為100～500nm的GaN作為PIN結構中的P層，其摻雜濃度為1～5×10¹⁹cm^-3。

3.根據權利要求1變摻雜變組分AlGaN/GaN中子探測器，其特征在于：所述的p型歐姆接觸電極，在權利要求2步驟4）中獲得的p型GaN層上，沉積Ni/Au作為歐姆接觸金屬，其中Ni的厚度為10～20nm，Au的厚度為50～100nm，而后進行歐姆接觸電極退火處理，退火溫度為450～550℃，退火時間為600～900s。

4.根據權利要求1變摻雜變組分AlGaN/GaN中子探測器，其特征在于：所述的n型歐姆接觸電極，在n型襯底上，沉積Ti/Al/Ni/Au作為歐姆接觸金屬，其中Ti的厚度為10～20nm，Al的厚度為30～50nm，Ni的厚度為20～40nm，Au的厚度為50～100nm，而后進行歐姆接觸電極退火處理，退火溫度為550～650℃，退火時間為400～600s。

5.根據權利要求1變摻雜變組分AlGaN/GaN中子探測器，其特征在于：所述的中子轉換層，中子轉換材料為¹⁰B₄C或⁶LiF，厚度為4～6μm；沉積轉換層時腔體的本底真空為1～5×10^-5 Pa , 工作壓力為1～3Pa，氬氣流量為5～20sccm，射頻源為100～300W，濺射時間為2000～3000s，反濺偏壓為50～150V。