[發明專利]基于無鉛鈣鈦礦單晶的核輻射探測器及其制備方法

在審

• 申請號: 202010842129.2
• 申請日: 2020-08-20
• 公開（公告）號: CN111933730A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 常晶晶;林珍華;趙鵬;蘇杰;歐陽曉平;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L31/032
• 分類號: H01L31/032;H01L31/115;H01L31/18
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華

1.一種基于無鉛鈣鈦礦單晶的核輻射探測器，自下而上包括前電極(1)、鈣鈦礦吸收層(2)和背電極(3)，其特征在于，鈣鈦礦吸收層(2)采用無鉛鈣鈦礦晶體，用于除去有毒的鉛元素，改善電荷傳輸性能，提高核輻射探測器的靈敏度，其厚度為1～20mm；

該無鉛鈣鈦礦晶體為A₂BX₆或A₂CC’X₆，其中：A為Cs、Rb、Na和K中的任意一種；B為Sn和Ge中的任意一種；C為Ag、Au和Cu中的任意一種；C’為Bi、Sb和In中的任意一種；X為Cl、Br和I中的任意一種。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，前電極(1)是金、銀、銅、鎳、石墨烯、納米碳管或碳電極中的任意一種，厚度為100～900nm。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，背電極(3)是金、銀、銅、鎳、石墨烯、納米碳管或碳電極中的任意一種，厚度為100～900nm。

4.一種基于無鉛鈣鈦礦單晶的核輻射探測器制備方法，其特征在于，包括如下：

1)將滿足0.5～3.0M無鉛鈣鈦礦A₂BX₆或A₂CC’X₆的兩種或兩種以上的前驅體鹽溶于相應的溶劑中，得到無鉛鈣鈦礦前驅體溶液；

2)將配制好的無鉛鈣鈦礦前驅體溶液放置在烘箱中，采用降溫生長法或逆溫生長法或反溶劑生長法，生長出無鉛鈣鈦礦晶體；

3)將無鉛鈣鈦礦晶體上表面向下，放置于真空鍍膜儀的掩膜版中，再將純度99.9％以上的電極材料靶材放入真空鍍膜儀的蒸發舟中，并將真空鍍膜儀腔室的真空度抽至10^-4Pa以下，在無鉛鈣鈦礦晶體的上表面蒸鍍前電極；

4)將無鉛鈣鈦礦晶體下表面向下，放置于真空鍍膜儀的掩膜版中，再將純度99.9％以上的電極材料靶材放入真空鍍膜儀的蒸發舟中，并將真空鍍膜儀腔室的真空度抽至10^-4Pa以下，在無鉛鈣鈦礦晶體的上表面蒸鍍背電極，完成核輻射探測器的制備。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，2)中烘箱的溫度設置為10～150攝氏度，無鉛鈣鈦礦前驅體溶液放置在烘箱中的時間為0.5～70天。

6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，2)中采用降溫生長法生長無鉛鈣鈦礦單晶的工藝條件是：將裝有無鉛鈣鈦礦前驅體溶液的樣品瓶放置于初始溫度為70～150攝氏度的烘箱中，將烘箱溫度以2～50攝氏度/天的速率降低至10～50攝氏度，然后繼續放置0～4天，生長出鈣鈦礦單晶。

7.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，2)中采用逆溫生長法生長無鉛鈣鈦礦單晶的工藝條件是：將裝有無鉛鈣鈦礦前驅體溶液的樣品瓶放置于初始溫度為25～50攝氏度的烘箱中，將烘箱溫度以2～50攝氏度/天的速率提高至70～150攝氏度，然后繼續放置0～4天，生長出鈣鈦礦單晶。

8.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，2)中采用反溶劑生長法生長無鉛鈣鈦礦單晶的工藝條件是：將盛有無鉛鈣鈦礦前驅體溶液的樣品瓶保持開口狀態，并放到封閉的裝有反溶劑的封閉容器內，然后放入溫度恒定為25～70攝氏度的烘箱中靜置2-10天，使反溶劑不斷擴散到前驅體溶液中，隨之生長出鈣鈦礦單晶。