[發明專利]探測介質及其制備方法、金剛石探測器有效

申請號：	201910218603.1	申請日：	2019-03-21
公開（公告）號：	CN111725336B	公開（公告）日：	2022-02-01
發明（設計）人：	江南;林正得;楊明陽;高靖堯;戴丹	申請（專利權）人：	中國科學院寧波材料技術與工程研究所
主分類號：	H01L31/028	分類號：	H01L31/028;H01L31/09;H01L31/18;H01L21/02
代理公司：	杭州華進聯浙知識產權代理有限公司 33250	代理人：	李麗華
地址：	315201 浙江***	國省代碼：	浙江;33
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摘要：
搜索關鍵詞：	探測介質及其制備方法金剛石探測器
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【說明書】：

本發明涉及一種探測介質及其制備方法、金剛石探測器，所述制備方法包括：提供單晶的金剛石基體；采用激光直寫金剛石基體的表面，使金剛石原位轉化生成石墨層，其中，石墨層的表面低于金剛石基體的表面而形成自金剛石基體表面延伸至石墨層的溝槽，溝槽的寬度為1μm～60μm，深度為20μm～100μm，長度不小于金剛石基體的表面的最短尺寸的1/4；以及在金剛石基體上外延生長單晶金剛石層，并使單晶金剛石層至少覆蓋石墨層，得到探測介質。本發明獲得的探測介質中，起探測作用的為單晶金剛石層，增大了用于探測響應的金剛石的有效面積。將本發明的探測介質應用于金剛石探測器時，可提高金剛石探測器對外部可響應信號的靈敏度。

技術領域

本發明涉及半導體探測器領域，特別是涉及探測介質及其制備方法、金剛石探測器。

背景技術

半導體探測器是以半導體材料為探測介質的輻射探測器，而對于以金剛石為材料制備的半導體探測器，無論是為了將外部信號對金剛石的作用而產生的電子-空穴載流子輸引到外部電路，形成電信號的收集，還是通過對其施加電場來實現內部電子-空穴載流子對的復合，都需要給金剛石加上合適的電極，使電極和金剛石間形成良好的電接觸-非整流(歐姆)接觸。

但是，金剛石由于禁帶寬度較大，與金屬接觸時，容易因為界面勢壘形成肖特基(Schottky)整流接觸，一般克服肖特基接觸的途徑是在金剛石的反應面形成多級梯度金屬界面層，以降低勢壘。然而，在金剛石的反應面構建的多層電極結構會大幅阻礙金剛石對外部可響應信號的靈敏度，使得對探測信號可響應的反應面的有效面積大大降低，探測器暗電流增大，對器件靈敏度十分不利。而且金剛石表面難以實現高劑量摻雜，因此要在金剛石上制作具有良好歐姆接觸的電極是相當困難的。

發明內容

基于此，有必要針對上述問題，提供一種探測介質及其制備方法、金剛石探測器；所述制備方法獲得的探測介質中，起探測作用的為單晶金剛石層，可以顯著增大探測介質對探測信號可響應的反應面的面積，且可以根據金剛石探測器的需求精確控制探測介質中單晶金剛石層的厚度，使所獲得的金剛石探測器對外部可響應信號的靈敏度高。

一種探測介質的制備方法，包括以下步驟：

提供單晶的金剛石基體；

采用激光直寫所述金剛石基體的表面，使金剛石原位轉化生成石墨層，其中，所述石墨層的表面低于所述金剛石基體的表面而形成自所述金剛石基體表面延伸至所述石墨層的溝槽，所述溝槽的寬度為1μm～60μm，深度為20μm～100μm，長度不小于所述金剛石基體的表面的最短尺寸的1/4；以及

在所述金剛石基體上外延生長單晶金剛石層，并使所述單晶金剛石層至少覆蓋所述石墨層，得到探測介質。

在其中一個實施例中，所述溝槽的長度為所述金剛石基體最短尺寸的1/3～1/2。

在其中一個實施例中，所述溝槽的數量為多個，多個所述溝槽間隔設置于所述金剛石基體的同一表面。

在其中一個實施例中，所述激光的束斑直徑為1μm～10μm。

在其中一個實施例中，所述激光的功率為100w～500w，掃描速度為500mm/s～1500mm/s。

在其中一個實施例中，采用微波等離子體化學氣相沉積方法在所述金剛石基體上外延生長單晶金剛石層。

在其中一個實施例中，所述微波等離子體化學氣相沉積方法中，甲烷流量為1sccm～10sccm，氫氣流量為350sccm～450sccm，生長腔室內的壓力為15KPa～17KPa。