CN114242846A - 碲锌镉探测器与碲锌镉探测器的栅极钝化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种碲锌镉探测器与碲锌镉探测器的栅极钝化方法，所述碲锌镉探测器的栅极钝化方法包括：对制备有阳极的碲锌镉晶片的上表面进行光刻处理，在阳极的表面覆盖第一厚度的光刻胶层，将栅极露出；对碲锌镉晶片的上表面进行化学抛光处理，去除栅极的表面的富碲层，基于化学抛光的反应产物在栅极的表面形成高阻钝化层，并使得阳极的表面保留第二厚度的光刻胶层；其中，第一厚度大于或等于第二厚度，第二厚度大于零。本发明处理工艺简单，能够在保护阳极的前提下实现对栅极的钝化处理，可有效降低碲锌镉探测器的漏电流，实现在较高的偏压下对碲锌镉探测器进行能谱测试，确保碲锌镉探测器达到较高的能谱分辨率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种碲锌镉探测器与碲锌镉探测器的栅极钝化方法。
背景技术
碲锌镉半导体（CdZnTe）是近年发展起来的一种性能优异的温室半导体核辐射探测器新材料，广泛应用于制备X射线探测器和γ射线探测器。碲锌镉半导体具有合适的禁带宽度与电离能，以及较大的原子序数和电阻率，从而用该材料制备的探测器具有极高的探测效率和优良的室温性能。
如图1与图2所示，现有的半球型碲锌镉探测器（简称CZT探测器）通常呈立方体结构，半球型碲锌镉探测器包括阳极11、阴极12与栅极13，阳极11与栅极13共面，并形成于半球型碲锌镉探测器的上表面，阴极12形成于半球型碲锌镉探测器的四个侧面和下表面，阳极11位于栅极13所在的区域内，以便由栅极实现阳极与阴极的电隔离。其中，在图2中用多条虚线具体示意了阳极与阴极之间电场的辐射分布。
在半球型碲锌镉探测器中，由于电场呈辐射状，因此，靠近阳极的电场强度大，靠近阴极的电场强度小。在探测器工作时，电子向阳极漂移，并在靠近阳极时达到最大的速度。在此过程中，电子的收集时间小于0.5μs，而空穴的收集时间较长，通常为5μs，这使得对空穴的俘获较为显著，对电子收集产生的信号没有限制，因此，空穴对脉冲高度的影响比较小，从而可获得能量分辨率高的半球型碲锌镉探测器，半球型碲锌镉探测器能够实现最佳的能谱测量范围（10kev~2Mev）和良好的能谱分辨率(1.5@662Kev）。然而，半球型碲锌镉探测器在实现电场优化的同时，阴极附近的电场强度较低，导致需要施加较高的电压才能确保阴极附近的载流子的飘逸。在增大施加电压时，阳极与阴极之间会产生较大的漏电流，从而阳极所在的上表面的漏电大小是决定碲锌镉探测器的能谱分辨率的关键因素。
当前，在制备半球型碲锌镉探测器的阳极前，需要将碲锌镉晶片浸入至Br-MeOH溶液中腐蚀，以去除损伤层。采用Br-MeOH溶液腐蚀过的碲锌镉晶片的表面富Te且高活性，这对在碲锌镉晶片的表面沉积金属电极是有利的，但是，对不沉积金属电极的栅极而言，栅极会在加偏压的时产生较大的漏电流，导致本底噪音增大及能量分辨率降低。虽然栅极富集的Te在暴露于空气中的部分会快速被氧化，但是，由于氧化不均匀及活性表面对空气中各种杂质的吸附，使得栅极的电阻率降低，漏电流变大。如此方法制备的碲锌镉探测器的阳极和阴极之间的漏电比较明显，在对碲锌镉探测器进行高压测试时，由于漏电流引入的噪声会严重影响到碲锌镉探测器的能谱分辨率。因此，对碲锌镉晶片的包含富碲层的栅极进行钝化处理十分关键。
相关技术中，通常制备好的碲锌镉探测器放入退火炉中进行加热氧化，或者将制备好的碲锌镉探测器采用化学试剂进行直接钝化，以提升栅极电阻率。但是，这些处理方法仅能在富碲层的表面形成钝化层，无法使碲锌镉探测器表面的化学计量比达到理想状态，形成的钝化层以氧化碲为主，电阻率相对较低，栅极的漏电流仍然比较大。由于碲锌镉探测器的栅极与阳极共面，当前难以在不损伤阳极的情况下对栅极进行钝化处理，以有效降低栅极的漏电流。
发明内容
本发明提供一种碲锌镉探测器与碲锌镉探测器的栅极钝化方法，用以解决或改善现有技术所存在的至少一种技术问题，以实现在不损伤碲锌镉探测器的阳极的情况下对其栅极进行钝化处理。
本发明提供一种碲锌镉探测器的栅极钝化方法，包括：
对制备有阳极的碲锌镉晶片的上表面进行光刻处理，在阳极的表面覆盖第一厚度的光刻胶层，将栅极露出；
对碲锌镉晶片的上表面进行化学抛光处理，去除栅极的表面的富碲层，基于化学抛光的反应产物在栅极的表面形成高阻钝化层，并使得阳极的表面保留第二厚度的光刻胶层；
其中，所述第一厚度大于或等于所述第二厚度，所述第二厚度大于零。
根据本发明提供的一种碲锌镉探测器的栅极钝化方法，对所述碲锌镉晶片的上表面进行化学抛光处理的步骤，包括：
在抛光液辅助的情形下，采用抛光垫对碲锌镉晶片的上表面进行抛光处理；
其中，所述抛光液为反应液与研磨液的混合液；所述反应液用于与所述栅极的表面进行化学反应；所述研磨液用于辅助所述抛光垫对所述光刻胶层进行抛光处理，以及辅助所述抛光垫去除所述栅极的表面不溶解的反应产物。
根据本发明提供的一种碲锌镉探测器的栅极钝化方法，在抛光垫采用长绒毛抛光垫的情形下，对所述碲锌镉晶片的上表面进行化学抛光处理的步骤，包括：
控制所述抛光液以1~3滴/秒的供液速率滴在所述长绒毛抛光垫上，以及控制所述长绒毛抛光垫的抛光速度为20~40转/分钟，抛光时间为10~60分钟；
其中，所述抛光液采用所述反应液与所述研磨液配比而成，所述反应液与所述研磨液的体积比为1:（1~5）；所述长绒毛抛光垫上长绒毛的长度为100~1500微米。
根据本发明提供的一种碲锌镉探测器的栅极钝化方法，所述反应液采用氟化铵与双氧水的混合液；或者，所述反应液为氢氧化钾与双氧水的混合液。
根据本发明提供的一种碲锌镉探测器的栅极钝化方法，所述反应液采用氟化铵与双氧水配比而成，所述氟化铵选用的浓度为10wt%，所述双氧水选用的浓度为30wt%，所述氟化铵与所述双氧水的体积比为3：（1~2）；或者，所述反应液采用氢氧化钾与双氧水配比而成，所述氢氧化钾选用的浓度为15wt%，所述双氧水选用的浓度为30wt%，所述氢氧化钾与所述双氧水的体积比2:（1~3）。
根据本发明提供的一种碲锌镉探测器的栅极钝化方法，所述研磨液包括抛光粉，所述抛光粉包括纳米级氧化铝、纳米级氧化硅、纳米级氧化铈当中的至少一种组分，所述抛光粉的粒度为50~200nm。
根据本发明提供的一种碲锌镉探测器的栅极钝化方法，还包括：将经过化学抛光处理后的碲锌镉晶片浸入至有机溶剂中，去除阳极表面的光刻胶。
根据本发明提供的一种碲锌镉探测器的栅极钝化方法，所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇及丙酮当中的任一种组分。
根据本发明提供的一种碲锌镉探测器的栅极钝化方法，所述对制备有阳极的碲锌镉晶片的上表面进行光刻处理的步骤，包括：
涂胶步骤，在碲锌镉晶片的上表面涂覆一层光刻胶膜；
烤胶步骤，对光刻胶膜进行烘烤，使得光刻胶膜内的溶剂挥发；
对准曝光步骤，采用掩模板对准阳极所在的区域进行曝光，确保曝光区域覆盖阳极的表面；
烘烤步骤，对曝光处理后的光刻胶膜进行烘烤，消除驻波效应；
显影步骤，采用显影液溶解掉曝光区域之外的光刻胶膜，以在阳极的表面制备得到光刻胶层。
本发明还提供一种碲锌镉探测器，所述碲锌镉探测器采用如上任一项所述的碲锌镉探测器的栅极钝化方法制备获得。
本发明提供的一种碲锌镉探测器与碲锌镉探测器的栅极钝化方法，通过采用光刻工艺在碲锌镉晶片的阳极表面制备光刻胶层，可在光刻胶层对阳极保护的前提下，对碲锌镉晶片的上表面进行化学抛光处理，去除栅极表面的富碲层，并在抛光后的栅极表面形成高阻钝化层，实现对栅极的钝化处理。
在此，本发明所示的钝化方法处理工艺简单，能够在保护阳极的前提下实现对栅极的钝化处理，可有效降低碲锌镉探测器的漏电流，可在较高的偏压下对碲锌镉探测器进行能谱测试，确保碲锌镉探测器达到较高的能谱分辨率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的半球型碲锌镉探测器的立体结构示意图；
图2是本发明提供的半球型碲锌镉探测器的电场线分布示意图；
图3是本发明提供的碲锌镉探测器的栅极钝化方法的流程示意图；
图4是本发明提供的制备好阳极与阴极的碲锌镉晶片的俯视结构示意图；
图5是本发明提供的在碲锌镉晶片的上表面涂覆光刻胶膜的俯视结构示意图；
图6是本发明提供的采用光刻工艺在阳极的表面制备光刻胶层的俯视结构示意图；
图7是本发明提供的采用化学抛光工艺对碲锌镉晶片的上表面进行化学抛光后的俯视结构示意图；
图8是本发明提供的对碲锌镉探测器的栅极进行钝化处理后的漏电流测试效果图；
图9是本发明提供的对碲锌镉探测器的栅极进行钝化处理后的能谱测试曲线图；
附图标记：11：阳极；12：阴极；13：栅极；14：光刻胶膜；15：光刻胶层；16：高阻钝化层。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1-图9描述本发明的一种碲锌镉探测器与碲锌镉探测器的栅极钝化方法。
如图3所示，本实施例提供一种碲锌镉探测器的栅极钝化方法，包括如下步骤：
步骤310，对制备有阳极的碲锌镉晶片的上表面进行光刻处理，在阳极的表面覆盖第一厚度的光刻胶层，将栅极露出；
步骤320，对碲锌镉晶片的上表面进行化学抛光处理，去除栅极的表面的富碲层，基于化学抛光的反应产物在栅极的表面形成高阻钝化层，并使得阳极的表面保留第二厚度的光刻胶层；
其中，第一厚度大于或等于第二厚度，第二厚度大于零。
具体地，本实施例通过采用光刻工艺在碲锌镉晶片的阳极表面制备光刻胶层，可在光刻胶层对阳极保护的前提下，对碲锌镉晶片的上表面进行化学抛光处理，去除栅极表面的富碲层，并在抛光后的栅极表面形成高阻钝化层，实现对栅极的钝化处理。
在此，本实施例所示的钝化方法处理工艺简单，能够在保护阳极的前提下实现对栅极的钝化处理，可有效降低碲锌镉探测器的漏电流，实现在较高的偏压下对碲锌镉探测器进行能谱测试，确保碲锌镉探测器达到较高的能谱分辨率。
在此，本实施例所示的碲锌镉晶片作为制备碲锌镉探测器的基体，碲锌镉晶片的形状与预钝化的碲锌镉探测器的形状相似。在进行栅极的钝化操作前，在碲锌镉晶片上已经制备好阳极和阴极。
如图1与图2所示，本实施例所示的碲锌镉探测器可以为半球型碲锌镉探测器，该半球型碲锌镉探测器的阳极11与栅极13共面，并形成于半球型碲锌镉探测器的上表面，阴极12形成于半球型碲锌镉探测器的四个侧面和下表面，阳极11位于栅极13所在的区域的中心。
如图3所示，本实施例所示的钝化方法，还包括如下步骤：步骤330，将经过化学抛光处理后的碲锌镉晶片浸入至有机溶剂中，去除阳极表面的光刻胶。
在此，本实施例通过将碲锌镉晶片浸入至有机溶剂中，可基于光刻胶易于在有机溶剂的作用下溶解的特性，对碲锌镉晶片的上表面进行去光刻胶清洗，待清洗完成后，可对清洗的产品进行烘干，得到制备好的碲锌镉探测器。
其中，本实施例所示的有机溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇及丙酮当中的任一种组分。
基于上述实施例所示的方案，本实施例所示的对制备有阳极的碲锌镉晶片的上表面进行光刻处理，包括但不限于如下步骤：
涂胶步骤，在碲锌镉晶片的上表面涂覆一层光刻胶膜。
如图4所示，在涂胶步骤之前，本实施例应预先准备制备好阳极11和阴极12的碲锌镉晶片。
如图5所示，在执行涂胶步骤时，本实施例可采用静态涂胶或动态喷洒的方式，在碲锌镉晶片的上表面涂覆一层预设厚度的、均匀的、并且没有缺陷的光刻胶膜14。
烤胶步骤，对光刻胶膜进行烘烤，使得光刻胶膜内的溶剂挥发。
其中，在执行烤胶步骤时，本实施例可通过软烘烤的方式使光刻胶膜内的溶剂挥发，增加光刻胶与衬底间的粘附性、光吸收、抗腐蚀能力，以及缓和涂胶过程中胶膜内产生的应力等。
对准曝光步骤，采用掩模板对准阳极所在的区域进行曝光，确保曝光区域覆盖阳极的表面。
其中，在对准曝光步骤之前，本实施例应根据碲锌镉晶片的上表面的结构预先制备掩模板。例如，在阳极的表面为圆形的情形下，本实施例可根据阳极的直径，在掩模板的中部构造直径为φ3~3.5mm的曝光孔，以使得曝光孔所在的区域透光，掩模板的其他区域不透光。在执行对准曝光步骤时，本实施例可将掩模板的曝光孔与阳极设置为同心布置，采用汞弧灯或其他辐射源对准阳极所在的区域进行曝光，将光刻图案转移到光刻胶膜上，用尽可能短的时间使光刻胶膜充分感光，以在后续显影后获得尽可能高的留膜率，近似垂直的光刻胶侧壁和可控的线宽。
烘烤步骤，对曝光处理后的光刻胶膜进行烘烤，消除驻波效应。
由于在曝光时存在驻波效应，导致光刻胶侧壁会出现不平整的现象，本实施例在对光刻胶膜曝光后，执行烘烤步骤，可使感光与未感光边界处的高分子化合物重新分布，最后达到平衡，基本可以消除驻波效应。
显影步骤，采用显影液溶解掉曝光区域之外的光刻胶膜，以在阳极的表面制备得到光刻胶层。
如图6所示，本实施例在对光刻胶膜14进行显影处理后，在阳极11的表面保留厚度为3~10μm光刻胶层15，该光刻胶层15所形成的区域大于阳极11的表面的表面积，以使得光刻胶层15将阳极11的表面完全覆盖，而在栅极13表面的光刻胶膜被去除。
基于上述实施例所示的方案，待完成对碲锌镉晶片的上表面的光刻处理后，本实施例所示的对碲锌镉晶片的上表面进行化学抛光处理，包括但不限于如下步骤：
在抛光液辅助的情形下，采用抛光垫对碲锌镉晶片的上表面进行抛光处理。
其中，本实施例所示的抛光液为反应液与研磨液的混合液；反应液用于与栅极的表面进行化学反应；研磨液用于辅助抛光垫对光刻胶层进行抛光处理，以及辅助抛光垫去除栅极的表面不溶解的反应产物。
具体地，本实施例可将多个碲锌镉晶片在成盘模具上进行石蜡上盘，将碲锌镉晶片上与阳极相对的阴极面与成盘模具通过石蜡粘接，使得碲锌镉晶片的上表面朝下，并与抛光模具相对布置。
在进行化学抛光的过程中，本实施例可将上述阴极面作为基准面，采用抛光模具对碲锌镉晶片的上表面进行化学抛光处理。
其中，本实施例所示的成盘模具包括第一陶瓷盘，第一陶瓷盘固定设置，不可平移或转动；本实施例所示的抛光模具包括第二陶瓷盘与抛光垫，抛光垫安装于第二陶瓷盘上，抛光模具可在旋转驱动机构的驱动下转动。
在抛光垫选择为长绒毛抛光垫的情形下，本实施例所示的对碲锌镉晶片的上表面进行化学抛光处理，进一步包括如下步骤：
在进行化学抛光的过程中，采用蠕动泵控制抛光液以1~3滴/秒的供液速率滴在长绒毛抛光垫上，以及控制长绒毛抛光垫的抛光速度为20~40转/分钟，抛光时间为10~60分钟。
其中，在抛光的过程中，本实施例可设置长绒毛抛光垫的抛光速度为20转/分钟、25转/分钟、30转/分钟、35转/分钟及40转/分钟；相应地，本实施例可设置长绒毛抛光垫的抛光时间为60分钟、40分钟、30分钟、25分钟及10分钟。
与此同时，本实施例所示的抛光液采用反应液与研磨液配比而成，反应液与研磨液的体积比为1:（1~5），例如，反应液与研磨液的体积比具体设置为1:1、1:2、1:3、1:4或1:5。
其中，研磨液可采用由抛光粉与纯水配置的悬浊液，抛光粉可选择纳米级氧化铝、纳米级氧化硅、纳米级氧化铈当中的至少一种组分，抛光粉的粒度为50~200nm。
另外，本实施例还可设置长绒毛抛光垫上长绒毛的长度为100~1500微米。
由于抛光液包括反应液与研磨液，在抛光过程中，栅极与反应液发生化学反应，未溶解的反应产物被抛光液研磨去除；由于反应液不与阳极的表面覆盖的光刻胶发生化学反应，光刻胶只是在研磨液的辅助下进行物理性抛光，其抛光速率远远低于对栅极的抛光速率。
如此，在经过一段时间的化学抛光处理后，栅极的表面的富碲层被去除，去除富碲层的栅极的表面与反应液反应，基于生成的不可溶解的反应产物的逐渐沉积，最终在栅极的表面形成高阻钝化层。
与此同时，阳极表面的光刻胶在研磨液的辅助抛光下逐渐变薄，并在完成对栅极的钝化处理后，阳极的表面还残留一定厚度的光刻胶，这部分光刻胶对阳极形成保护。
在一些实施例中，本实施例所示的反应液采用氟化铵与双氧水配比而成，氟化铵选用的浓度为10wt%，双氧水选用的浓度为30wt%，氟化铵与双氧水的体积比为3：（1~2）。其中，氟化铵与双氧水的体积比具体可以设置为3:1，3:1.5或3:2，在此不做具体限定。
如此，基于本实施例所示的反应液，在进行化学抛光时，反应液的各组分与栅极的表面材质的反应方程如下所示：
Cd0.9Zn0.1Te(surface)+H2O2=0.9Cd(OH)2+0.1Zn(OH)2+Te ；
Te+2H2O2=H2TeO3 + H2O ；
H2TeO3 +H2O2+H2O =Te(OH)6 ；
Te(OH)6+6NH4F= TeF6 ↑+6NH3↑+6H2O；
Cd(OH)2 +3NH4F =2CdF2·NH4F +2 NH3 ↑+2H2O
Zn(OH)2+4NH4F =Zn(NH4)2F4 +2 NH3 ↑+2H2O；
H2TeO3=TeO2+H2O (in air)。
基于上述化学反应，可在去除富碲层的栅极13的表面形成由CdF2·NH4F、Zn(NH4)2F4及TeO2组成的高阻钝化层16，如图7所示。由此，相比于现有的采用化学试剂对栅极的表面进行直接钝化，以形成以氧化碲为主的钝化层，本实施例获得的高阻钝化层当中氧化碲的含量明显降低，可有效减小栅极的漏电流。
在一些实施例中，本实施例所示的反应液采用氢氧化钾与双氧水配比而成，氢氧化钾选用的浓度为15wt%，双氧水选用的浓度为30wt%，氢氧化钾与双氧水的体积比2:（1~3）。其中，氢氧化钾与双氧水的体积比具体可以为2:1、2:1.5或2:3，在此不做具体限定。
如此，基于本实施例所示的反应液，在进行化学抛光时，反应液的各组分与栅极的表面材质的反应方程如下所示：
Cd0.9Zn0.1Te(surface)+H2O2=0.9Cd(OH)2+0.1Zn(OH)2+Te；
Te+2H2O2=H2TeO3 + H2O；
H2TeO3+2KOH=K2TeO3+2H2O；
K2TeO3+H2O2=K2TeO4+H2O；
H2TeO3+Cd(OH)2= CdTeO3+2H2O；
H2TeO3+Zn(OH)2= ZnTeO3+2H2O；
H2TeO3=TeO2+H2O (in air)。
基于上述化学反应，可在去除富碲层的栅极13的表面形成由CdTeO3、ZnTeO3及TeO2组成的高阻钝化层16，如图7所示。
同理，相比于现有的采用化学试剂对栅极的表面进行直接钝化，以形成以氧化碲为主的钝化层，本实施例获得的高阻钝化层当中氧化碲的含量明显降低，可有效减小栅极的漏电流。
在此，本发明基于下述实施例对碲锌镉探测器的栅极钝化方法进行具体说明。
实施例1
步骤1，在制备好阳极与阴极后的碲锌镉晶片的上表面涂覆一层光刻胶膜，进行烤胶处理。
步骤2，采用掩模板对准阳极所在的区域进行曝光处理，确保曝光区域覆盖阳极的表面；然后，对光刻胶膜依次进行烘烤、显影处理，使的阳极的表面覆盖一层厚度为3~10μm的光刻胶层，露出碲锌镉晶片的上表面除阳极之外的栅极部分。
步骤3，在抛光液的辅助下，控制抛光液以1~3滴/秒的供液速率滴在长绒毛抛光垫上，采用长绒毛抛光垫对碲锌镉晶片的上表面进行化学抛光处理，控制长绒毛抛光垫的抛光速度为20转/分钟，抛光时间为60分钟，以将栅极表面的富碲层去除，漏出的栅极表面与反应液反应钝化，并确保在阳极的表面预留一定厚度的光刻胶。
其中，抛光液采用反应液与研磨液按照体积比1:1配置；反应液采用氟化铵与双氧水配比而成，氟化铵选用的浓度为10wt%，双氧水选用的浓度为30wt%，氟化铵与双氧水的体积比为3：1；研磨液采用纳米级氧化铝与纯水配置成浓度为1 wt%的悬浊液。
步骤4，将完成化学抛光处理后的碲锌镉晶片浸入至甲醇中，进行去光刻胶清洗、烘干，完成对碲锌镉探测器的栅极表面的富碲层去除和表面钝化。
实施例2
步骤1，在制备好阳极与阴极后的碲锌镉晶片的上表面涂覆一层光刻胶膜，进行烤胶处理。
步骤2，采用掩模板对准阳极所在的区域进行曝光处理，确保曝光区域覆盖阳极的表面；然后，对光刻胶膜依次进行烘烤、显影处理，使的阳极的表面覆盖一层厚度为3~10μm的光刻胶层，露出碲锌镉晶片的上表面除阳极之外的栅极部分。
步骤3，在抛光液的辅助下，控制抛光液以1~3滴/秒的供液速率滴在长绒毛抛光垫上，采用长绒毛抛光垫对碲锌镉晶片的上表面进行化学抛光处理，控制长绒毛抛光垫的抛光速度为40转/分钟，抛光时间为10分钟，以将栅极表面的富碲层去除，漏出的栅极表面与反应液反应钝化，并确保在阳极的表面预留一定厚度的光刻胶。
其中，抛光液采用反应液与研磨液按照体积比1:3配置；反应液采用氟化铵与双氧水配比而成，氟化铵选用的浓度为10wt%，双氧水选用的浓度为30wt%，氟化铵与双氧水的体积比为3：2；研磨液采用纳米级氧化铝与纯水配置成浓度为5 wt%的悬浊液。
步骤4，将完成化学抛光处理后的碲锌镉晶片浸入至丙酮中，进行去光刻胶清洗、烘干，完成对碲锌镉探测器的栅极表面的富碲层去除和表面钝化。
实施例3
步骤1，在制备好阳极与阴极后的碲锌镉晶片的上表面涂覆一层光刻胶膜，进行烤胶处理。
步骤2，采用掩模板对准阳极所在的区域进行曝光处理，确保曝光区域覆盖阳极的表面；然后，对光刻胶膜依次进行烘烤、显影处理，使的阳极的表面覆盖一层厚度为3~10μm的光刻胶层，露出碲锌镉晶片的上表面除阳极之外的栅极部分。
步骤3，在抛光液的辅助下，控制抛光液以1~3滴/秒的供液速率滴在长绒毛抛光垫上，采用长绒毛抛光垫对碲锌镉晶片的上表面进行化学抛光处理，控制长绒毛抛光垫的抛光速度为30转/分钟，抛光时间为30分钟，以将栅极表面的富碲层去除，漏出的栅极表面与反应液反应钝化，并确保在阳极的表面预留一定厚度的光刻胶。
其中，抛光液采用反应液与研磨液按照体积比1:5配置；反应液采用氢氧化钾与双氧水配比而成，氢氧化钾选用的浓度为15wt%，双氧水选用的浓度为30wt%，氢氧化钾与双氧水的体积比为2：3；研磨液采用纳米级氧化铝与纯水配置成浓度为3 wt%的悬浊液。
步骤4，将完成化学抛光处理后的碲锌镉晶片浸入至乙醇中，进行去光刻胶清洗、烘干，完成对碲锌镉探测器的栅极表面的富碲层去除和表面钝化。
优选地，本实施例还提供一种碲锌镉探测器，所述碲锌镉探测器采用如上任一项所述的碲锌镉探测器的栅极钝化方法制备获得。
在此，本实施例对20个碲锌镉探测器的阳极施加正高压，以对碲锌镉探测器进行漏电流测试。其中，图8中的横坐标表示碲锌镉探测器的编码，纵坐标表示对碲锌镉探测器的栅极进行钝化处理后的漏电流与处理前的漏电流的比值。
如图8所示，对测试结果进行分析发现，在对碲锌镉探测器的栅极进行钝化处理后，100%的碲锌镉探测器的漏电流明显小于处理前的漏电流，55%的碲锌镉探测器的漏电流降低为处理前的漏电流的50%以下，40%的碲锌镉探测器的漏电流将低为处理前的漏电流的20%以下。也就是说，本发明所示的对栅极的钝化方法可有效降低碲锌镉探测器的漏电流。
与此同时，本实施例还对栅极钝化处理后的碲锌镉探测器进行能谱测试，得到如图9所示的能谱测试曲线图。其中，图9中的横坐标表示射线能量，单位为keV，纵坐标表示检测到的放射源Cs137的光子数。通过测试发现，本实施例可在900V偏压下对碲锌镉探测器进行能谱测试，并在900V偏压下，碲锌镉探测器的漏电流平均降低39%。
如图9可知，在662keV的射线能量下，检测到的光子数达到最大值，此时，曲线的峰值通道对应半峰宽为7.94keV，计算得到碲锌镉探测器的能谱分辨率为1.2%@662kev@900V。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种碲锌镉探测器的栅极钝化方法，其特征在于，包括：
对制备有阳极的碲锌镉晶片的上表面进行光刻处理，在阳极的表面覆盖第一厚度的光刻胶层，将栅极露出；
对碲锌镉晶片的上表面进行化学抛光处理，去除栅极的表面的富碲层，基于化学抛光的反应产物在栅极的表面形成高阻钝化层，并使得阳极的表面保留第二厚度的光刻胶层；
其中，所述第一厚度大于或等于所述第二厚度，所述第二厚度大于零。
2.根据权利要求1所述的碲锌镉探测器的栅极钝化方法，其特征在于，对所述碲锌镉晶片的上表面进行化学抛光处理的步骤，包括：
在抛光液辅助的情形下，采用抛光垫对碲锌镉晶片的上表面进行抛光处理；
其中，所述抛光液为反应液与研磨液的混合液；所述反应液用于与所述栅极的表面进行化学反应；所述研磨液用于辅助所述抛光垫对所述光刻胶层进行抛光处理，以及辅助所述抛光垫去除所述栅极的表面不溶解的反应产物。
3.根据权利要求2所述的碲锌镉探测器的栅极钝化方法，其特征在于，在抛光垫采用长绒毛抛光垫的情形下，对所述碲锌镉晶片的上表面进行化学抛光处理的步骤，包括：
控制所述抛光液以1~3滴/秒的供液速率滴在所述长绒毛抛光垫上，以及控制所述长绒毛抛光垫的抛光速度为20~40转/分钟，抛光时间为10~60分钟；
其中，所述抛光液采用所述反应液与所述研磨液配比而成，所述反应液与所述研磨液的体积比为1:（1~5）；所述长绒毛抛光垫上长绒毛的长度为100~1500微米。
4.根据权利要求2所述的碲锌镉探测器的栅极钝化方法，其特征在于，所述反应液采用氟化铵与双氧水的混合液；或者，所述反应液为氢氧化钾与双氧水的混合液。
5.根据权利要求4所述的碲锌镉探测器的栅极钝化方法，其特征在于，所述反应液采用氟化铵与双氧水配比而成，所述氟化铵选用的浓度为10wt%，所述双氧水选用的浓度为30wt%，所述氟化铵与所述双氧水的体积比为3：（1~2）；
或者，所述反应液采用氢氧化钾与双氧水配比而成，所述氢氧化钾选用的浓度为15wt%，所述双氧水选用的浓度为30wt%，所述氢氧化钾与所述双氧水的体积比2:（1~3）。
6.根据权利要求2所述的碲锌镉探测器的栅极钝化方法，其特征在于，所述研磨液包括抛光粉，所述抛光粉包括纳米级氧化铝、纳米级氧化硅、纳米级氧化铈当中的至少一种组分，所述抛光粉的粒度为50~200nm。
7.根据权利要求1至6任一所述的碲锌镉探测器的栅极钝化方法，其特征在于，还包括：将经过化学抛光处理后的碲锌镉晶片浸入至有机溶剂中，去除阳极表面的光刻胶。
8.根据权利要求7所述的碲锌镉探测器的栅极钝化方法，其特征在于，所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇及丙酮当中的任一种组分。
9.根据权利要求1至6任一所述的碲锌镉探测器的栅极钝化方法，其特征在于，所述对制备有阳极的碲锌镉晶片的上表面进行光刻处理的步骤，包括：
涂胶步骤，在碲锌镉晶片的上表面涂覆一层光刻胶膜；
烤胶步骤，对光刻胶膜进行烘烤，使得光刻胶膜内的溶剂挥发；对准曝光步骤，采用掩模板对准阳极所在的区域进行曝光，确保曝光区域覆盖阳极的表面；
烘烤步骤，对曝光处理后的光刻胶膜进行烘烤，消除驻波效应；
显影步骤，采用显影液溶解掉曝光区域之外的光刻胶膜，以在阳极的表面制备得到光刻胶层。
10.一种碲锌镉探测器，其特征在于，所述碲锌镉探测器采用如权利要求1至9任一所述的碲锌镉探测器的栅极钝化方法制备获得。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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