[發(fā)明專利]一種基于肖特基結(jié)的鈣鈦礦輻射探測(cè)器及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310228359.3
• 申請(qǐng)日: 2023-03-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116193943A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖正國(guó);張以涵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): H10K71/12
• 分類號(hào): H10K71/12;H10K71/60;H10K30/10;H10K30/81;H10K39/30
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 張博

本公開(kāi)提出了一種制備基于肖特基結(jié)的鈣鈦礦輻射探測(cè)器的方法，包括：將碳漿在第一襯底上刮涂成膜，經(jīng)過(guò)退火處理，得到碳電極層；將碳漿在第二襯底上刮涂成膜，在有機(jī)溶劑中浸泡10分鐘以上，將碳膜從第二襯底上剝離，在空氣中靜置，直至有機(jī)溶劑完全揮發(fā)，得到多孔碳膜；將有機(jī)銨鹽或銫鹽與金屬鹵化物溶解于極性有機(jī)溶劑中，得到鈣鈦礦溶液，將鈣鈦礦溶液澆注在多孔碳膜上，在壓力條件下，使得鈣鈦礦溶液向多孔碳膜滲透，經(jīng)過(guò)退火處理后得到由多孔碳?鈣鈦礦復(fù)合材料組成的輻射吸收層；將輻射吸收層與碳電極層壓合；在輻射吸收層上依次制備制備鈣鈦礦層、空穴注入層和頂電極層，得到基于肖特基結(jié)的鈣鈦礦輻射探測(cè)器。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)屬于輻射探測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種基于肖特基結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦輻射探測(cè)器及其制備方法。

背景技術(shù)

輻射探測(cè)器(radiationdetector)是一種對(duì)核輻射和粒子的微觀現(xiàn)象進(jìn)行觀察和研究的傳感器件，輻射探測(cè)器的工作原理基于粒子與物質(zhì)的相互作用。X射線探測(cè)器(X-raydetector)作為輻射探測(cè)器中的一種，可以將X射線轉(zhuǎn)換為最終能轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像的“數(shù)字化信號(hào)”，因而被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療診斷、放射治療、深空探測(cè)、地質(zhì)勘探、工業(yè)無(wú)損探傷、環(huán)境輻射監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。

近年來(lái)，鈣鈦礦輻射探測(cè)器的發(fā)展十分迅速，基于溶液法生長(zhǎng)的鈣鈦礦單晶的半導(dǎo)體輻射探測(cè)器性能已經(jīng)遠(yuǎn)超諸如非晶硒、碘化汞等傳統(tǒng)的半導(dǎo)體輻射探測(cè)器。目前，鈣鈦礦輻射探測(cè)器采用傳統(tǒng)的層狀結(jié)構(gòu)，在層狀結(jié)構(gòu)中光生載流子需要遷移器件厚度的長(zhǎng)度以獲得較高的探測(cè)靈敏度，通常需要對(duì)器件施加幾十到幾百伏的工作電壓，而較大的工作電壓會(huì)加劇離子移動(dòng)、降低器件的穩(wěn)定性、限制了鈣鈦礦半導(dǎo)體輻射探測(cè)器在便攜式輻射探測(cè)設(shè)備中的應(yīng)用。

此外，鈣鈦礦半導(dǎo)體輻射探測(cè)器的發(fā)展還存在其他亟待解決的問(wèn)題，比如：溶液生長(zhǎng)法制備得到的鈣鈦礦單晶材料使得輻射吸收層的尺寸受限，制備大面積、高質(zhì)量的鈣鈦礦X射線吸收層仍比較困難，影響輻射探測(cè)器的靈敏度、低劑量探測(cè)能力、空間分辨率；鈣鈦礦材料與水、氧氣接觸容易分解，導(dǎo)致器件穩(wěn)定性較差等。

因此，探索一種能夠同時(shí)滿足大面積制備、高穩(wěn)定性、高探測(cè)性能、低工作電壓需求的新型輻射鈣鈦礦型輻射探測(cè)器具有深遠(yuǎn)意義和實(shí)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，為了突破傳統(tǒng)鈣鈦礦型輻射探測(cè)器因結(jié)晶性能而限制輻射探測(cè)器尺寸的技術(shù)問(wèn)題，同時(shí)研發(fā)在低工作電壓下具有高穩(wěn)定性和高探測(cè)性能的輻射探測(cè)器，本公開(kāi)提出了一種基于肖特基結(jié)的鈣鈦礦輻射探測(cè)器及其制備方法。

在本公開(kāi)的一個(gè)方面，提出了一種基于肖特基結(jié)的鈣鈦礦輻射探測(cè)器的制備方法，包括：

將碳漿在第一襯底上刮涂成膜，經(jīng)過(guò)退火處理，得到碳電極層；

將碳漿在第二襯底上刮涂成膜，在有機(jī)溶劑中浸泡10分鐘以上，將碳膜從第二襯底上剝離，在空氣中靜置，直至有機(jī)溶劑完全揮發(fā)，得到多孔碳膜；

將有機(jī)銨鹽或銫鹽與金屬鹵化物溶解于極性有機(jī)溶劑中，得到鈣鈦礦溶液，將鈣鈦礦溶液澆注在多孔碳膜上，在壓力條件下，使得鈣鈦礦溶液向多孔碳膜滲透，經(jīng)過(guò)退火處理后得到由多孔碳-鈣鈦礦復(fù)合材料組成的輻射吸收層；

將輻射吸收層放置在碳電極層上，在壓力條件下，使輻射吸收層與碳電極層結(jié)合；

將鈣鈦礦溶液涂布在輻射吸收層上，經(jīng)過(guò)退火處理后，得到致密鈣鈦礦層；

將有機(jī)空穴注入材料涂布在致密鈣鈦礦層上，得到空穴注入層；

將導(dǎo)電金屬通過(guò)熱蒸鍍處理在空穴注入層上成膜，形成頂電極層，得到基于肖特基結(jié)的鈣鈦礦輻射探測(cè)器。

根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例，將碳漿在第一襯底上刮涂成膜，經(jīng)過(guò)退火處理的條件包括：退火溫度范圍包括100～120℃，退火時(shí)長(zhǎng)范圍包括10～30min。