CN209016077U - 一种室温下工作的GaN核辐射探测器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种室温下工作的GaN核辐射探测器，该探测器包括本征GaN衬底、SiO2钝化层、正面肖特基金属电极、等电位隔离环、背面欧姆金属电极；本征GaN衬底表面设有SiO2钝化层和正面肖特基金属电极，SiO2钝化层在本征GaN衬底表面的外缘，正面肖特基金属电极分为内圆和圆环，内圆和圆环之间是等电位隔离环，GaN衬底背面设有背面欧姆金属电极。本实用新型专利的优点在于：该探测器是将高电阻率和肖特基的双重特性结合在一起，即实现了大的耗尽区宽度又具有一定的势垒高度；利用SiO2作为钝化层和等电位隔离环，降低了器件的漏电流，提高探测器的性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种半导体辐射探测技术领域，特别是一种宽禁带、大位阈能的室温下工作的半导体GaN探测器，该探测器将是未来耐高温和耐辐照探测器的发展趋势。
背景技术
半导体核辐射探测器具有能量分辨率高、体积小、时间分辨本领好、响应时间快、脉冲上升时间短等优点，在核物理实验研究和便携式仪器方面得到了广泛应用。但是，早期的第一代核辐射探测器如Si或Ge由于其禁带宽度小，只能在低于室温下工作，特别是高性能半导体核辐射探测器，必须在更低的温度下工作，如硅SDD探测器。GaN作为第三代宽禁带半导体，在耐高温和耐辐照方面具有明显优势。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有半导体核辐射探测器存在的不足，提供一种室温下工作的GaN核辐射探测器。
本实用新型的技术方案为：一种室温下工作的GaN核辐射探测器，该探测器包括本征GaN衬底、SiO2钝化层、正面肖特基金属电极、等电位隔离环、背面欧姆金属电极；本征GaN衬底表面设有SiO2钝化层和正面肖特基金属电极，SiO2钝化层在本征GaN衬底表面的外缘，正面肖特基金属电极分为内圆和圆环，内圆和圆环之间是等电位隔离环，GaN衬底背面设有背面欧姆金属电极。
本征GaN衬底的载流子浓度小于1014/cm3。
正面肖特基金属电极为Ni/Au，总厚度小于100nm。
背面金属电极为Ti/Al/Ni/Au。
SiO2钝化层的厚度大于200nm。
正面肖特基金属电极分为内圆和圆环，内圆和圆环之间设有等电位隔离环，等电位隔离环的尺寸小于20μm，金属电极之间通过超声波金丝球焊机将其连接，而后接于高电位。
本实用新型的优点在于：一是利用GaN的耐辐照和耐高温特性，使其能够在室温下工作的一种半导体核辐射探测器；二是，该探测器是将高电阻率和肖特基的双重特性结合在一起，即实现了大的耗尽区宽度又具有一定的势垒高度；三是利用SiO2钝化层和等电位隔离环，降低了器件的漏电流，提高探测器的性能。本实用发明制备的探测器具有工艺简单、漏电流低、能量分辨率高和器件性能稳定等优点，促进了核辐射探测器性能的提高。该探测器在中子测井、航空航天、核电站等领域有重要的应用价值。
附图说明
图1是本实用新型的系统框架图；
图2是本实用新型的俯视图。
图中：1-本征GaN衬底，2- SiO2钝化层，3-正面肖特基金属电极，4-背面欧姆金属电极，5-等电位隔离环。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：
实施例1：参见图1。
一种室温下工作的GaN核辐射探测器，包括本征GaN衬底1、正面肖特基金属电极3、背面欧姆金属电极2、SiO2钝化层4、等电位隔离环5。其制备方法如下：首先将本征GaN衬底1放入HF:H2O2:H2O（1:1:3）的混合液中浸泡1分钟，去除GaN表面的氧化层，再利用丙酮、异丙醇、去离子水各超声清洗5分钟，去除GaN表面的有机物，而后利用纯度为99.999%的氮气吹干，待用。其次，利用PECVD工艺在清洗后的本征GaN衬底1的正面沉积一层厚度不小于200nm的SiO2钝化层2。再次，利用光刻工艺在沉积了SiO2钝化层2的本征GaN衬底1上刻蚀出正面肖特基区域和等电位隔离环，利用电子束或热蒸发工艺在正面肖特基区域沉积Ni/Au，形成正面肖特基金属电极3。最后利用电子束或热蒸发工艺在本征GaN衬底1的背面沉积Ti/Al/Ni/Au，形成背面欧姆接触电极4。
由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。
上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的，所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。
Claims (6)
1.一种室温下工作的GaN核辐射探测器，其特征在于：该探测器包括本征GaN衬底（1）、SiO2钝化层（2）、正面肖特基金属电极（3）、背面欧姆金属电极（4）、等电位隔离环（5）；本征GaN衬底（1）表面设有SiO2钝化层（2）、正面肖特基金属电极（3）和等电位隔离环（5），SiO2钝化层（2）在本征GaN衬底（1）表面的外缘，正面肖特基金属电极（3）分为内圆和圆环，内圆和圆环之间是等电位隔离环（5），GaN衬底（1）背面设有背面欧姆金属电极（4）。
2.根据权利要求1所述一种室温下工作的GaN核辐射探测器，其特征在于：本征GaN衬底的载流子浓度小于1014/cm3。
3.根据权利要求1所述室温下工作的GaN核辐射探测器，其特征在于：正面肖特基金属电极为Ni/Au，总厚度小于100nm。
4.根据权利要求1所述室温下工作的GaN核辐射探测器，其特征在于：背面金属电极为Ti/Al/Ni/Au。
5.根据权利要求1所述室温下工作的GaN核辐射探测器，其特征在于：SiO2钝化层的厚度大于200nm。
6.根据权利要求1所述室温下工作的GaN核辐射探测器，其特征在于：正面肖特基金属电极（3）分为内圆和圆环，内圆和圆环之间设有等电位隔离环（5），等电位隔离环的尺寸小于20μm，金属电极（3）的内圆和圆环之间通过超声波金丝球焊机将其连接，而后接于高电位。
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|---|---|---|---|---|
| CN114883442A (zh) * | 2022-05-12 | 2022-08-09 | 东华理工大学 | 一种CsPbBr3核辐射探测器及其制备方法 |
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2018
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