一种自带信号放大功能氮化镓基射线探测器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种自带信号放大功能氮化镓基射线探测器，属于半导体器件技术领域。本实用新型专利技术所述一种射线探测器，包括：GaN基PN结和高电子迁移率晶体管；所述的GaN基PN结包括依次层叠的背电极、P‑GaN层和n

【技术实现步骤摘要】
一种自带信号放大功能氮化镓基射线探测器
本技术涉及半导体器件领域，具体涉及一种自带信号放大功能氮化镓基射线探测器。
技术介绍
氮化镓材料是一种直接带隙半导体，由于具备禁带宽度大、电子迁移率高、击穿场强高等特点，是目前较为理想的耐辐照和快响应射线探测材料，在宇宙射线探测、高能加速粒子对撞产物探测、核裂变及核聚变辐射探测、医疗诊断及工业检测等领域有着广阔的应用前景。高灵敏度、低噪声和快响应是射线探测器的三个重要指标。当前的射线探测系统多采用探测器件与信号放大电路级联的模式，包括电荷灵敏前置放大器、谱仪放大器等。由于信号放大电路通常由硅基集成电路实现，抗辐照能力较弱，所以与探测器件在空间上处于隔离状态，不可避免的造成射线探测系统的响应速度慢、灵敏度低和信噪比差等问题。因此，亟需开发一种本身带有信号放大功能的射线探测器件来克服现有技术所存在的不足。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本技术目的在于提供一种自带信号放大功能氮化镓基射线探测器。本技术所述的一种自带信号放大功能氮化镓基射线探测器，包括：GaN基PN结和高电子迁移率晶体管；所述的GaN基PN结包括依次层叠的背电极、P-GaN层和n--GaN漂移层，所述n--GaN漂移层用于吸收射线辐照产生电子空穴对；所述的高电子迁移率晶体管的沟道层与n--GaN漂移层远离P-GaN层的表面电性连接。优选地，所述高电子迁移率晶体管包括依次层叠的沟道层、AlN阻挡层和AlGaN势垒层；所述沟道层为GaN沟道层，远离AlN阻挡层的表面与n--GaN漂移层电性连接；AlGaN势垒层远离AlN阻挡层的表面分别设有源极、漏极和栅极，所述的漏极和所述源极分别与所述AlGaN势垒层表面欧姆接触；所述栅极与所述AlGaN势垒层表面为肖特基接触。优选地，所述P-GaN层的掺杂浓度为1×1017cm-3至1×1019cm-3。优选地，所述P-GaN层的厚度为0.1μm至1μm。优选地，所述n--GaN漂移层的掺杂浓度为1×1015cm-3至1×1018cm-3。优选地，所述n--GaN漂移层的厚度为10μm至1cm。本技术所述的一种自带信号放大功能氮化镓基射线探测器，其优点在于，本技术所述的一种自带信号放大功能氮化镓基射线探测器在吸收射线辐照后，通过反向偏置的PN结作用，经高电子迁移率晶体管输出了放大的电信号。实现了自带信号放大功能，无需再额外配备另外的信号放大电路，具有灵敏度高、响应速度快和信噪比高的优点。另外，本技术可通过常规的氮化镓基电子器件的制备工艺制得，制备工艺简单可靠，制备成本低。附图说明图1是本技术所述一种自带信号放大功能氮化镓基射线探测器的结构示意图；图2是制备本技术所述圆晶片的流程示意图；图3是制备本技术所述源极和漏极的流程示意图；图4是制备本技术所述栅极的流程示意图；图5是制备本技术所述背电极的流程示意图。图中附图标记说明：101、背电极，102、P-GaN层，103、n--GaN漂移层，104、GaN沟道层，105、AlN阻挡层，106、AlGaN势垒层，107、源极，108、漏极，109、栅极，110、电子，111、空穴，112、射线。具体实施方式如图1所示，本技术所述的一种自带信号放大功能氮化镓基射线探测器。包括由下而上层叠的背电极101、P-GaN层102、n--GaN漂移层103、GaN沟道层104、AlN阻挡层105和AlGaN势垒层106以及布置在AlGaN势垒层106上表面上的源极107、漏极108、栅极109。所述P-GaN层102、n--GaN漂移层103构成了反向偏置的PN结，所述n--GaN漂移层103用于吸收射线112辐照后产生电子空穴对。所述GaN沟道层104、AlN阻挡层105、AlGaN势垒层106、源极107、漏极108和栅极109构成了高电子迁移效率晶体管，所述漏极108和源极107分别布置在所述栅极109两侧。n--GaN漂移层103在吸收射线112辐照后，通过反向偏置PN结作用，再经由高电子迁移率晶体管输出，实现了对信号的放大输出。本技术所述的一种自带信号放大功能氮化镓基射线探测器，实现了自带放大信号的功能，无需额外配备另外的信号放大电路，灵敏度高、响应速度快和信噪比高。为了将n--GaN漂移层103吸收的射线112辐照转换为电信号传递给高电子迁移效率晶体管输出，GaN沟道层104和n--GaN漂移层103之间为电性连接。P-GaN层102的掺杂浓度为1×1017cm-3至1×1019cm-3，厚度为0.1μm至1μm。n--GaN漂移层103的掺杂浓度为1×1015cm-3至1×1018cm-3，厚度为10μm至1cm。漏极108和源极107均与所述AlGaN势垒层106上表面为欧姆接触。栅极109与所述AlGaN势垒层106上表面为肖特基接触。背电极101与所述P-GaN层102下表面为欧姆接触一种制备所述一种自带信号放大功能氮化镓基射线探测器的方法，包括以下步骤:如图2所示，在n--GaN自支撑衬底的上表面外延生长GaN沟道层104、AlN阻挡层105和AlGaN势垒层106，形成高电子迁移率晶体管的异质结结构；从下表面对n--GaN自支撑衬底进行减薄，并用外延生长或者Mg离子注入的方法形成p-GaN层102，所述n--GaN自支撑衬底自身形成n--GaN漂移层103；如图3所示，在所述AlGaN势垒层106上表面上沉积金属，与所述AlGaN势垒层106上表面形成欧姆接触，制得漏极108和源极107；如图4所示，在所述AlGaN势垒层106上表面上沉积金属，与所述AlGaN势垒层106上表面形成肖特基接触，制得栅极109；如图5所示，在所述p-GaN层102下表面沉积金属，与所述p-GaN层102下表面形成欧姆接触，制得背电极101；将器件从圆晶片上切割分离完成制备。本实施例提出的一种自带信号放大功能氮化镓基射线探测器在工作时，n--GaN漂移层103吸收射线112辐照，产生电子空穴对。背电极101、P-GaN层102、n--GaN漂移层103构成PN结反向偏置。n--GaN漂移层103中产生的电子空穴对受反向偏置电压的作用发生分离，分离成带正电荷的空穴111和带负电荷的电子110。分离的电子110漂移进入GaN沟道层104，空穴111进入P-GaN层102。电子110进入到GaN沟道层104，作用于高迁移效率晶体管的沟道，对其沟道的导电性进行调制，进而对整个高电子迁移率晶体管的导电性进行调制。射线112经此过程转换为放大了的电信号从高电子迁移率晶体管输出。实现了自带信号放大功能氮化镓基射线探测器，无需配备额外的放大电路，具备了需配置额外放大电路的射线探测器不具有的灵敏度高、响应速度快和信噪比高的优点。本实施例提出的一种自带信号放大功能氮化镓基射线探测器可通过常规的氮化镓基电子器件的制备工艺制得，制备工艺简单可靠，制备成本低。对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本技术权利要求的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自带信号放大功能氮化镓基射线探测器，其特征在于，包括：GaN基PN结和高电子迁移率晶体管；所述的GaN基PN结包括依次层叠的背电极(101)、P‑GaN层(102)和n‑‑GaN漂移层(103)，所述n‑‑GaN漂移层(103)用于吸收射线(112)辐照产生电子空穴对；所述的高电子迁移率晶体管的沟道层与n‑‑GaN漂移层(103)远离P‑GaN层(102)的表面电性连接。

【技术特征摘要】
1.一种自带信号放大功能氮化镓基射线探测器，其特征在于，包括：GaN基PN结和高电子迁移率晶体管；所述的GaN基PN结包括依次层叠的背电极(101)、P-GaN层(102)和n--GaN漂移层(103)，所述n--GaN漂移层(103)用于吸收射线(112)辐照产生电子空穴对；所述的高电子迁移率晶体管的沟道层与n--GaN漂移层(103)远离P-GaN层(102)的表面电性连接。2.根据权利要求1所述一种自带信号放大功能氮化镓基射线探测器，其特征在于，所述高电子迁移率晶体管包括依次层叠的沟道层、AlN阻挡层(105)和AlGaN势垒层(106)；所述沟道层为GaN沟道层(104)，远离AlN阻挡层(105)的表面与n--GaN漂移层(103)电性连接；AlGaN势垒层(106)远离AlN阻挡层(105)的表面分别设有源极(107)、漏极(108...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢星，任远，赵维，陈志涛，刘晓燕，龚政，黎子兰，
申请(专利权)人：广东省半导体产业技术研究院，
类型：新型
国别省市：广东,44