[發(fā)明專利]一種GaN中子探測器用的大面積厚膜6

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810533803.1
• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN108796447B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱志甫;鄒繼軍;湯彬;黃河;彭新村
• 申請（專利權(quán)）人: 東華理工大學
• 主分類號: C23C14/18
• 分類號: C23C14/18;C23C14/30;C23C14/58;C23C14/06;G01T3/08
• 代理公司: 江西省專利事務所 36100
• 代理人: 胡里程

本發(fā)明公開一種GaN中子探測器用的大面積厚膜⁶LiF中子轉(zhuǎn)換層制備方法，包含以下步驟：將GaN襯底進行表面處理；在GaN的正表面沉積Au，形成正面Au電極；利用光刻工藝和濕法腐蝕獲得凹坑型GaN圖形化Au電極；將凹坑型GaN圖形化Au電極放置于真空鍍膜設(shè)備中并加熱GaN襯底；前期蒸鍍采用低速率蒸鍍⁶LiF，后期采用高速率蒸鍍滿足厚度要求的⁶LiF中子轉(zhuǎn)換層。本發(fā)明制備的GaN中子探測器用的大面積厚膜⁶LiF中子轉(zhuǎn)換層，具有制備轉(zhuǎn)換層的面積大和厚膜，晶體質(zhì)量好，不脫落，中子探測效率高和靈敏度高等優(yōu)點，在航空航天探索、核能利用與開發(fā)、放射性同位素的產(chǎn)生應用以及一些特殊領(lǐng)域有重要的應用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及中子探測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是需要制備大面積和厚膜⁶LiF中子轉(zhuǎn)換層的薄膜制備方法。

背景技術(shù)

核反應法是利用中子與物質(zhì)發(fā)生核反應后產(chǎn)生帶電粒子而后探測帶電粒子，在半導體中子探測方面具有一定的優(yōu)越性。在目前現(xiàn)有的中子探測技術(shù)中，利用核反應法制備的半導體中子探測器探測中子，其實質(zhì)是中子與某種物質(zhì)（如⁶Li、¹⁰B）發(fā)生核反應后的新產(chǎn)物中含有帶電粒子，帶電粒子進入半導體材料后將材料中的外層電子電離，進而產(chǎn)生電子空穴對，由此實現(xiàn)中子的探測。氮化鎵（GaN）作為第三代寬禁帶直隙半導體材料，具有耐輻照、耐高溫、線性響應范圍寬、響應時間快、n/γ分辨率好、體積小、工作電壓低等優(yōu)點，非常適合作為新一代半導體輻射探測器，如在核反應堆、中子測井、核聚變反應堆、高能加速器和核事故現(xiàn)場等。近年來，許多課題組利用不同的襯底和器件結(jié)構(gòu)已經(jīng)成功的制備了GaN基alpha粒子探測器(Stephen J. Pearton, Richard Deist, Fan Ren et al., Review ofradiation damage in GaN-based materials and devices[J]. Vac. Sci. Technol. A31 (2013) 050801)。利用核反應法在GaN帶電粒子探測器的表面蒸鍍中子轉(zhuǎn)換材料如⁶Li、¹⁰B，即可改造成GaN中子探測器。因⁶Li的俘獲截面最大，在核反應法制備的中子探測器中應用最廣。為了提高GaN中子探測器的探測靈敏度和探測效率，需要制備大面積和厚膜的⁶Li中子轉(zhuǎn)換層。然而，GaN帶電粒子探測器的最上面一層電極金屬是Au，Au與⁶Li的晶格常數(shù)和熱失配大，當蒸鍍大面積和厚膜⁶Li時，Au和⁶Li之間存在著大的應力，這些應力使得⁶Li容易脫落。但是，現(xiàn)有制備方法不能滿足大面積和厚膜的高探測效率和高靈敏中子探測器的需要，特別是大面積厚膜需要，存在著膜厚或面積大時易脫落或龜裂，這是由于熱失配和晶格失配造成的。為此，針對大面積和厚膜需要，為了進一步提高半導體中子探測器的探測效率和靈敏度，本發(fā)明提出一種制備大面積厚膜⁶LiF中子轉(zhuǎn)換層的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的GaN中子探測器用的⁶Li中子轉(zhuǎn)換層的面積和膜厚不能滿足要求，存在易脫落或龜裂等方面的不足，本發(fā)明提供了一種GaN中子探測器使用的大面積厚膜⁶LiF中子轉(zhuǎn)換層制備方法。