[發明專利]一種核輻射探測器用電極的構成及晶體的制備方法

有效

• 申請號: 202010771843.7
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111883619B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 張繼軍;田亞杰;黃健;李磊;王林軍;梁小燕;陶思琪
• 申請（專利權）人: 上海大學;中廣核工程有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0224;H01L31/0296;H01L31/08;C30B33/10
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙) 31230
• 代理人: 劉立平;張勤繪

一種核輻射探測器用電極的構成及晶體的制備方法，采用移動加熱器法完成晶體的生長，依次包括由生長爐溫度場分布的設定、各組分化學計量比的配比完成、合料形成多晶料錠、建立回溶控制步序、單晶晶片的切割制成、制備電極陰陽極面的區分、晶體表面處理、電極制備、鈍化處理構成的工序。本發明的一種核輻射探測器用電極的構成及晶體的制備方法，通過上述步序形成的晶體生長控制與電極結構設置，完成了具有載流子遷移率高、表面光滑、成分均勻的晶體及高質量的歐姆接觸特性的探測器用復合電極的制備，為探測器的優秀能譜響應提供了保障。

技術領域

本發明屬于高能射線探測器領域，具體涉及一種核輻射探測器用電極的構成及晶體的制備方法。

背景技術

通過建立對射線的探測，是形成對核輻射場所安全監控的一種構成。而理想探測器材料需具備高平均原子序數，用以形成對高能射線的高作用效率；寬禁帶寬度，用以保證探測器在室溫條件下的穩定性能；晶體的高純度及高完整性；高的信號載流子遷移壽命積，用以避免嚴重的載流子俘獲效應，使得探測器具有高能量分辨率。高能射線探測器已經經歷了氣體探測器、閃爍體探測器和半導體探測器三代探測器，其中氣體探測器因其體積大和探測效率低而逐漸被閃爍體探測器和半導體探測器所取代。

半導體探測器作為第三代探測器具有分辨率高、裝置簡單等優點，但是發展較為成熟的半導體探測器中的硅探測器由于Si的原子序數低、使得對于能量大于20keV以上的高能射線探測效率非常低；而高純鍺探測器又由于Ge的禁帶寬度小，使得必須在液氮溫度以下才能工作，使用范圍很受限制。

為進一步提高高能射線探測，尋找高原子序數、高電阻率、高載流子輸運特性和合適禁帶寬度的新型半導體探測材料成為必要。

申請號為：201010574581.1的發明申請，公開了“一種金屬-半導體電極結構及其制備方法”，包括半導體層和金屬電極，在半導體層和金屬電極之間進一步設置一石墨烯層，以降低金屬電極與半導體層之間的接觸電阻。通過在金屬和半導體層之間插入石墨烯層，改善了金半接觸的能帶狀態，可廣泛適用于不同功函數的金屬和不同摻雜類型及摻雜濃度的半導體，降低了接觸勢壘，從而起到降低接觸電阻的作用。

申請號為：201410193631.X的發明申請，公開了“一種石墨烯電極的制備方法”，包括如下步驟：a.將基片進行親水處理；b.在基片上初步制備石墨烯電極層，使初步制備的石墨烯電極層與基片之間依靠范德華力結合在一起；c.對石墨烯電極層進行酸處理，獲得石墨烯含氧基團，進而使石墨烯電極層與基片之間通過化學鍵強化結合，從而形成石墨烯電極。使石墨烯與基片通過化學鍵結合，有效的改善了石墨烯與襯底粘附不良和易分離脫落的問題，提高了石墨烯和襯底間的粘附性與電荷傳輸特性，從而保證所制備的光電器件的性能，提高光電器件制備的良品率，降低了生產成本。

申請號為：201510365436.5的發明申請，公開了“一種含有石墨烯過渡層的CdZnTe光電探測器及其制備方法”，基于近空間升華方法，通過對沉積的CdZnTe膜進行溴甲醇腐蝕后，采用旋涂工藝在CdZnTe和Au電極之間制備石墨烯過渡層，從而獲得CdZnTe光電探測器。CdZnTe光電探測器中增加石墨烯過渡層是一種新型光電探測器結構，有效地避免CdZnTe表面受環境影響，去除CdZnTe表面的雜質和缺陷，提高CdZnTe結晶質量，明顯改善CdZnTe與Au電極之間的界面接觸，獲得更好的歐姆接觸，從而降低器件的暗電流，提高器件靈敏度和光電響應。

發明內容

為保證探測器優良的歐姆接觸電極以及高的電荷收集性能，本發明提供了一種核輻射探測器用電極的構成及晶體的制備方法，其從電極構成的選取與晶體制備的質量兩方面著手，在晶體制備上又進一步從晶體生長與表面處理兩個方面著手，而晶體生長又著重考量了各組分化學計量比偏離及固液界面形貌控制；其技術方案具體如下：

一種核輻射探測器用電極的構成及晶體的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

S1：按照工藝要求的晶體生長界面溫度以及溶劑區寬度完成THM晶體生長爐的溫度場分布設定；