半导体探测器制造技术

公开了一种半导体探测器。根据实施例，该半导体探测器可以包括：半导体探测材料，包括彼此相对的第一侧面和第二侧面，其中，第一侧面和第二侧面之一是接收入射射线的射线入射面；设置于第一侧面上的多个像素阴极；设置于第二侧面上的多个像素阳极，其中，像素阳极与像素阴极彼此一一对应；以及设置于射线入射面上各像素阴极或像素阳极外周的阻挡电极。根据本公开的实施例，可以有效避免像素之间的电荷共享，提高探测器的成像分辨率。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及辐射探测中的半导体探测器，具体涉及辐射探测成像中探测器的射线入射方向上的电极设计。
技术介绍
半导体探测器以其较高的探测效率、较好的能量分辨率受到广泛的关注，被应用到辐射探测的各项应用中，例如环境辐射检测中的核素识别仪、计量报警仪等；国家安全中的物品检测如物品机、工业计算机断层扫描(CT)；医疗应用中的CT、牙科成像、正电子发射断层扫描(PositronEmssionTomography，PET)、单光子计算机断层扫描(SinglePhotonComputerTomography，SPECT)等。半导体材料的种类很多，例如CdMnTe(碲锰镉)、HgI2(碘化汞)、TlBr(溴化铊)、PbI2(碘化铅)、GaAs(砷化镓)、Ge(锗)等，它们分别具有不同的特点，被应用到不同的领域。CdZnTe(碲锌镉，简写CZT)除具有很好的能量分辨率、高的探测效率外，它还能在室温下工作，这使它成为最有潜力的辐射探测材料。利用CZT半导体，设计成像素结构的探测器，能够应用在辐射成像的多个领域，例如牙科CT、SPECT等。像素结构不仅可以获得良好的能量分辨率，还可以得到相对高的空间分辨率，在天文成像、医学成像等方面应用前景广阔。像素电极(像素阴极或像素阳极)是一种单极性电荷灵敏技术，它的感应电荷仅由一种载流子的漂移所贡献。不同于平面探测器的均匀电场，像素探测器内部的电场分布是非均匀的。当产生的自由电荷在远离像素电极的区域漂移时，由于该自由电荷被多个像素电极共享，因此在单个像素电极上的感应电荷非常小。只有当自由电荷在像素电极附近漂移时，对应像素电极上的感应电荷才会迅速变化。单个像素电极上的感应电荷几乎全部由电荷在像素电极附近区域的漂移所贡献。对于采用像素阳极的CZT探测器，空穴漂移对像素阳极感应电荷的贡献几乎可以忽略电荷，从而实现了单极性电荷灵敏技术，提高了能谱分辨率。但是，自由电荷在漂移的过程中会扩散，部分电荷会被相邻的像素所收集，出现电荷分配问题。随着像素尺寸的减小，电荷分配越严重，造成单个像素的能谱分辨率变差。例如，当光子入射的位置在两个相邻像素的中间，那么由入射光子导致的电荷会被这两个相邻的像素收集，两个像素的信号均为错误信号；当光子入射的位置在4个相邻像素中间，那么由入射光子导致的电荷会被这4个相邻的像素收集。实际情况中入射光子的位置是不确定的，其次，各个像素贡献的信号量也是不确定的，因此射线的准确位置是很难确定的。通过信号符合对电荷共享进行修正，在电路设计中的工作量是十分庞大的，信号修正的效率也不会很高。通过数据采集再进行数据处理，不能够实现信号的实时采集和分析。
技术实现思路
鉴于上述问题，本公开的目的至少部分地在于提供一种在射线入射方向上具有改进电极结构的半导体探测器。根据本公开的一个方面，提供了一种半导体探测器，包括：半导体探测材料，包括彼此相对的第一侧面和第二侧面，其中，第一侧面和第二侧面之一是接收入射射线的射线入射面；设置于第一侧面上的多个像素阴极；设置于第二侧面上的多个像素阳极，其中，像素阳极与像素阴极彼此一一对应；以及设置于射线入射面上各像素阴极或像素阳极外周的阻挡电极。例如，射线入射面可以是第一侧面。这种情况下，阻挡电极可以设置于各像素阴极外周且对准于相应像素阳极之间的间隙。备选地，射线入射面可以是第二侧面。这种情况下，阻挡电极可以设置于各像素阳极外周且对准于相应像素阴极之间的间隙。射线可以是各种合适的射线，例如包括X射线、伽马射线、同位素射线和阿尔法射线中至少之一。像素阳极或像素阴极可以是各种合适的形状，例如正方形、矩形、圆形或菱形。阻挡电极可以限定出正方形、矩形、圆形或菱形的空间，且射线入射面上的像素阴极或像素阳极可以设于相应的空间内。半导体探测材料可以是各种合适的射线探测材料，例如包括CdZnTe、Ge、CdTe、HgI2、PbI2、TiBr或GaAs。像素阳极和像素阴极可以分别是各种合适的电极材料，例如包括金、铂、镍、钛、铟中至少一种。阻挡电极可以包括高原子序数金属材料如铅、铁、钨、铜、金、铂、铟中至少一种。根据本公开的半导体探测器还可以包括填充于射线入射面上的像素阴极或像素阳极与阻挡电极之间的绝缘材料。在根据本公开的半导体探测器中，素阳极或像素阴极可以排列为一维线阵或二维面阵。根据本公开的半导体探测器还可以包括用于对射线入射面上的像素阳极或像素阴极以及阻挡电极施加偏压的焊接导线或PCB电路板封装。根据本公开的实施例，可以在射线入射面上加入阻挡电极。阻挡电极可以阻挡探测器像素之间的辐射信号，使进入探测器的射线入射到像素内，从而避免像素之间的电荷共享，提高探测器的成像分辨率，减少共享信号对探测器性能的影响。附图说明通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1是示出了根据本公开实施例的半导体探测器的透视图；图2(a)是示出了根据本公开实施例的电极构造的截面图；图2(b)是示出了根据本公开实施例的电极构造的截面图；图2(c)是示出了根据本公开实施例的PCB电路板封装的截面图；图3是示出了根据本公开实施例的电极构造的平面图；以及图4是示出了根据本公开另一实施例的电极构造的平面图。具体实施方式以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。图1是示出了根据本公开实施例的半导体探测器的透视图。如图1所示，根据该实施例的半导体探测器100可以包括半导体探测材料101。在此，半导体探测材料101能够与所要探测的辐射进行相互作用，并产生电荷。例如，半导体探测材料101可以包括CdZnTe、Ge、CdTe、HgI2、PbI2、TlBr或GaAs。在以下描述中，以CdZnTe(CZT)为例进行描述，但是本公开不限于此。半导体探测材料101可以是晶体材料，因此其至少一些表面例如可以通过解理来得到。在该示例中，将半导体探测材料101示出为六面体(更具体地，长方体)，尺寸为约10mm×10mm×5mm。但是本公开不限于此。半导体探测材料101可以包括相对的侧面101S-1和101S-2，在这两个侧面上可以分别形成阴极103和阳极105。在阴极103和阳极105之间可以形成电场，用以引导辐射在半导体探测材料101中导致的电荷，以便对辐射进行探测。在以下描述中，以侧面101S-1为辐射的射线入射面为例进行描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体探测器，包括：半导体探测材料，包括彼此相对的第一侧面和第二侧面，其中，第一侧面和第二侧面之一是接收入射射线的射线入射面；设置于第一侧面上的多个像素阴极；设置于第二侧面上的多个像素阳极，其中，像素阳极与像素阴极彼此一一对应；以及设置于射线入射面上各像素阴极或像素阳极外周的阻挡电极。

【技术特征摘要】
1.一种半导体探测器，包括：半导体探测材料，包括彼此相对的第一侧面和第二侧面，其中，第一侧面和第二侧面之一是接收入射射线的射线入射面；设置于第一侧面上的多个像素阴极；设置于第二侧面上的多个像素阳极，其中，像素阳极与像素阴极彼此一一对应；以及设置于射线入射面上各像素阴极或像素阳极外周的阻挡电极。2.根据权利要求1所述的半导体探测器，其中，射线入射面是第一侧面，阻挡电极设置于各像素阴极外周且对准于相应像素阳极之间的间隙；或者射线入射面是第二侧面，阻挡电极设置于各像素阳极外周且对准于相应像素阴极之间的间隙。3.根据权利要求1所述的半导体探测器，其中，射线包括X射线、伽马射线、同位素射线和阿尔法射线中至少之一。4.根据权利要求1所述的半导体探测器，其中，像素阳极或像素阴极的形状为正方形、矩形、圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：张岚，杜迎帅，李波，吴宗桂，李军，曹雪朋，胡海帆，顾建平，徐光明，刘必成，
申请(专利权)人：同方威视技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11