[發明專利]一種光電子注入型X射線探測器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201811094472.2
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN109273555B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 王凱;徐楊兵;陳軍
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H01L31/115
• 分類號: H01L31/115;H01L31/18
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司 44100
• 代理人: 林玉芳

本發明公開了一種光電子注入型X射線探測器件，包括襯底、柵電極、柵絕緣層、溝道半導體層、源電極、漏電極、源電極隔離層、漏電極隔離層、X射線光電導層、上電極及保護層，所述上電極與X射線光電導層的接觸為歐姆接觸或肖特基接觸。本發明還公開了該光電子注入型X射線探測器的制備方法。本發明的光電子注入型X射線探測器件通過采用縱向堆疊的器件結構設計，采用高遷移率溝道半導體材料和高靈敏度X射線光電導材料，能夠實現高靈敏度快速X射線探測，該器件同時具有傳感器、放大器和開關的功能，將其應用于X射線探測和成像中能夠有效提高平板X探測器的響應速度和靈敏性，實現快速高分辨率X射線成像。

技術領域

本發明屬于半導體器件技術領域，具體涉及一種光電子注入型X射線探測器件及其制備方法

背景技術

自從X射線被發現以來，X射線成像被廣泛運用到工業檢測、安全檢查和醫學影像等眾多領域。實時X射線成像系統能夠幫助人們獲得被觀察物體的動態信息，成為X射線成像技術發展的重要方向。X射線探測器是X射線成像系統的重要組成部分，其靈敏度和響應能力直接決定著成像的質量和速度。

目前市場上的X射線探測器由于器件結構和材料性質的原因，極少數具有動態X射線成像功能。要實現動態X射線成像，就需要設計新型的器件結構，結合高遷移率的半導體材料和對X射線高靈敏度的光電導材料的優點，使得器件不僅具有對X射線的高靈敏度，也具備快速響應的能力。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的第一目的在于：提供一種光電子注入型X射線探測器件，該X射線探測器件同時具有傳感器、放大器和開關的功能，將其應用于X射線探測和成像中能夠有效提高平板X探測器的響應速度和靈敏性，實現快速高分辨率X射線成像。

為實現上述技術目的，本發明采用以下技術方案：

一種光電子注入型X射線探測器件，包括：

襯底；

柵電極，其形成在所述襯底上；

柵絕緣層，形成在柵電極上；

溝道半導體層，形成在柵絕緣層上

源電極和漏電極，其分別形成在所述柵絕緣層和溝道半導體層上；

源電極隔離層和漏電極隔離層，其分別形成在所述源電極和漏電極層上；

X射線光電導層，形成并覆蓋在溝道半導體層、源電極隔離層及漏電極隔離層上；

上電極，其形成在所述X射線光電導層上，且與X射線光電導層的接觸為歐姆接觸或肖特基接觸；

保護層，其形成在所述上電極層上。

本發明實施例的光電子注入型X射線探測器件，通過在X射線光電導層上形成一層上電極，使用時，在上電極上施加偏壓，從而在X射線光電導層中形成電場。該電場的存在使得器件受X射線照射時所產生的電子-空穴對迅速分離，并且其中一種載流子被電場注入到溝道半導體層中，使得溝道半導體層中的載流子濃度增大，有效增大光電流，并提高了光電子注入型X射線探測器件的光電特性，從而提高了本發明所述光電子注入型X射線探測器件的靈敏度。特別是，溝道半導體層采用高遷移率的半導體材料制備，更使器件的響應速度得到有效增大。

進一步地，所述柵絕緣層覆蓋所述柵電極和襯底。

進一步地，所述溝道半導體層的寬度大于柵電極的寬度且小于柵絕緣層的寬度。

進一步地，所述源電極及漏電極部分覆蓋所述溝道半導體層且與所述柵電極具有一交疊區。通過漏電極、源電極與柵電極形成一交疊區，使得溝道半導體層中的電場分布更佳。

進一步地，所述源電極隔離層和漏電極隔離層分別完全覆蓋源電極和漏電極。

進一步地，所述上電極覆蓋整個X射線光電導層。