一种掺Al氧化镓X射线探测器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种掺Al氧化镓X射线探测器及其制备方法，掺Al氧化镓X射线探测器的制备方法包括步骤：提供掺Al氧化镓单晶；对所述掺Al氧化镓单晶进行切割处理得到单晶基体片；对所述单晶基体片进行退火处理得到退火的单晶基体片；在所述退火的单晶基体片上形成叉指电极得到掺Al氧化镓X射线探测器。本发明专利技术采用掺Al氧化镓单晶，通过在氧化镓中掺杂Al提高探测器的电阻率，并将掺Al氧化镓单晶切割后得到单晶基体片，并对单晶基体片进行退火处理，通过退火处理降低掺Al氧化镓单晶中自由电子浓度，从而提高探测器的灵敏度。从而提高探测器的灵敏度。从而提高探测器的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种掺Al氧化镓X射线探测器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体光电子器件
，尤其涉及的是一种掺Al氧化镓X射线探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]X射线是一种高能射线，在被发现之后，对人类社会产生了深远且广泛的影响，现在X射线已经在医学诊断、环境监测、安全检查、工业无损监测、高等物理等领域广泛应用。X射线的探测是应用X射线的关键技术之一，不断发展X射线探测器的材料和器件技术是目前X射线应用领域的重要发展方向。闪烁体X射线探测器常用NaI材料，探测X射线能量的线性度不好，其能量分辨率很差，一般都在50％
‑
60％；且NaI(Tl)探测器需要配备光电倍增管，系统较为笨重。气体X射线探测器体积大、探测效率低。
[0003]现有技术中，氧化镓X射线探测器体积小，但是灵敏度较低，响应时间较慢。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种掺Al氧化镓X射线探测器及其制备方法，旨在解决现有技术中氧化镓X射线探测器响应时间较慢的问题。
[0006]本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：
[0007]一种掺Al氧化镓X射线探测器的制备方法，其中，包括步骤：
[0008]提供掺Al氧化镓单晶；
[0009]对所述掺Al氧化镓单晶进行切割处理得到单晶基体片；
[0010]对所述单晶基体片进行退火处理得到退火的单晶基体片；r/>[0011]在所述退火的单晶基体片上形成叉指电极得到掺Al氧化镓X射线探测器。
[0012]所述的掺Al氧化镓X射线探测器的制备方法，其中，
[0013]所述退火处理的温度为1250
‑
1600℃，所述退火处理的时间为5
‑
20h，所述退火处理的气氛为氧气或者含有氧气的混合气氛如空气等。
[0014]所述的掺Al氧化镓X射线探测器的制备方法，其中，
[0015]所述叉指电极包括：Ti层和导电保护层，所述Ti层与所述退火的单晶基体片连接，所述导电保护层与所述Ti层连接；所述Ti层的厚度为10
‑
20nm，所述导电保护层的厚度为50
‑
200nm。
[0016]所述的掺Al氧化镓X射线探测器的制备方法，其中，所述导电保护层包括：Au层或Al层；和/或，
[0017]所述叉指电极中叉指的宽度为50μm
‑
200μm；所述叉指电极中相邻两个叉指的间隔为50μm
‑
200μm。
[0018]所述的掺Al氧化镓X射线探测器的制备方法，其中，
[0019]所述在所述退火的单晶基体片上形成叉指电极得到掺Al氧化镓X射线探测器，包
括：
[0020]对所述退火的单晶基体片进行抛光处理和超声处理得到超声的单晶基体片；
[0021]在所述超声的单晶基体片上采用磁控溅射镀膜或者电子束蒸镀形成叉指电极得到掺Al氧化镓X射线探测器。
[0022]所述的掺Al氧化镓X射线探测器的制备方法，其中，
[0023]所述掺Al氧化镓单晶中Al的掺杂浓度为0.1mol％
‑
30mol％。
[0024]所述的掺Al氧化镓X射线探测器的制备方法，其中，
[0025]所述单晶基体片的长度为3mm
‑
10mm；所述单晶基体片的宽度为3mm
‑
10mm；所述单晶基体片的厚度为0.1mm
‑
3mm。
[0026]所述的掺Al氧化镓X射线探测器的制备方法，其中，所述氧化镓单晶采用熔体法制备得到。
[0027]所述的掺Al氧化镓X射线探测器的制备方法，其中，
[0028]所述掺Al氧化镓单晶采用导模法制备得到，具体步骤为：
[0029]将氧化镓粉末和氧化铝粉末中加入乙醇溶解并进行湿法球磨混合均匀，烘干后放入坩埚中加热融化得到掺Al氧化镓熔体，且所述掺Al氧化镓熔体流动至模具的上表面；
[0030]将籽晶与所述模具的上表面的掺Al氧化镓熔体接触，并提起所述籽晶得到所述掺Al氧化镓单晶；或，
[0031]所述掺Al氧化镓单晶采用浮区法制备得到，具体步骤为：
[0032]将氧化镓粉末和氧化铝粉末中加入乙醇并进行湿法球混合均匀，烘干后放入坩埚中加热融化得到掺Al氧化镓熔体；
[0033]通过光学加热法将籽晶与所述掺Al氧化镓熔体接触，并提起所述籽晶和料棒通过加热区得到所述掺Al氧化镓单晶。
[0034]一种掺Al氧化镓X射线探测器，其中，所述掺Al氧化镓X射线探测器采用如上述任一项所述的掺Al氧化镓X射线探测器的制备方法得到。
[0035]有益效果：本专利技术采用掺Al氧化镓单晶，通过在氧化镓中掺杂Al，Al替代Ga属于同主族等电荷替代，不产生新缺陷能级，且能提高禁带宽度，同时结合氧气氛退火工艺，大大降低掺Al氧化镓单晶中自由电子浓度，从而提高探测器的灵敏度，并缩短器件响应时间。
附图说明
[0036]图1是本专利技术中掺Al氧化镓X射线探测器的制备方法的流程图。
[0037]图2是本专利技术中掺Al氧化镓X射线探测器的剖视图。
[0038]图3是本专利技术中掺Al氧化镓X射线探测器的俯视图。
[0039]图4是本专利技术中掺Al氧化镓X射线探测器的响应时间图。
[0040]图5是本专利技术中未退火处理的掺Al氧化镓X射线探测器的响应时间图。
具体实施方式
[0041]为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0042]请同时参阅图1
‑
图5，本专利技术提供了一种掺Al氧化镓X射线探测器的制备方法的一些实施例。
[0043]半导体探测器作为X射线探测器，它具有线性响应好，能量分辨率高，脉冲上升时间短，探测效率高，偏压低结构简单等优点。半导体X射线探测器中的硅锗X射线探测器，由于材料带隙小，对环境温度敏感、抗辐射特性弱，限制了X射线探测器的应用领域，本专利技术中的掺Al氧化镓X射线探测器，具有很高的抗辐射能力，与其他传统和新兴的X射线传感材料相比，密度相对较高，这使得对入射的X射线辐射具有很高的阻挡能力，且能够进行较长时间的工作，本专利技术以氧化镓晶体为基体，在基体表面镀上Ti/Au叉指电极，与传统金半接触探测器相比，叉指电极具有工艺简单、暗电流小、响应时间快等优点。
[0044]如图1所示，本专利技术的一种掺Al氧化镓X射线探测器的制备方法，包括以下步骤：
[0045]步骤S100、提供掺Al氧化镓单晶。
[0046]具体地，X射线是能量介于紫外光和γ射线之间的电磁辐射，X射线探测技术是基于X射线与物质相互作用发生光电导或电离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掺Al氧化镓X射线探测器的制备方法，其特征在于，包括步骤：提供掺Al氧化镓单晶；对所述掺Al氧化镓单晶进行切割处理得到单晶基体片；对所述单晶基体片进行退火处理得到退火的单晶基体片；在所述退火的单晶基体片上形成叉指电极得到掺Al氧化镓X射线探测器。2.根据权利要求1所述的掺Al氧化镓X射线探测器的制备方法，其特征在于，所述退火处理的温度为1250
‑
1600℃，所述退火处理的时间为5
‑
20h，所述退火处理的气氛为空气或氧气。3.根据权利要求1所述的掺Al氧化镓X射线探测器的制备方法，其特征在于，所述叉指电极包括：Ti层和导电保护层，所述Ti层与所述退火的单晶基体片连接，所述导电保护层与所述Ti层连接；所述Ti层的厚度为10
‑
20nm，所述导电保护层的厚度为50
‑
200nm。4.根据权利要求3所述的掺Al氧化镓X射线探测器的制备方法，其特征在于，所述导电保护层包括：Au层或Al层；和/或，所述叉指电极中叉指的宽度为50μm
‑
200μm；所述叉指电极中相邻两个叉指的间隔为50μm
‑
200μm。5.根据权利要求4所述的掺Al氧化镓X射线探测器的制备方法，其特征在于，所述在所述退火的单晶基体片上形成叉指电极得到掺Al氧化镓X射线探测器，包括：对所述退火的单晶基体片进行抛光处理和超声处理得到超声的单晶基体片；在所述超声的单晶基体片上采用磁控溅射镀膜或者电子束蒸镀形成叉指电极得到掺Al...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐红基，赛青林，
申请(专利权)人：杭州富加镓业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：