背板增强型叉指电极金刚石紫外探测器及其制备方法技术

背板增强型叉指电极金刚石紫外探测器及其制备方法，本发明专利技术属于高能射线及粒子探测领域，它为了解决现有金刚石叉指电极紫外探测器无法有效收集金刚石体内载流子而导致探测效率低的问题。制备方法：一、对金刚石进行预处理及清洗；二、通过磁控溅射或电子束蒸发在清洗后的金刚石的下表面制备背板电极；三、通过磁控溅射或电子束蒸发在金刚石的上表面制备叉指结构电极；四、通过导线将金刚石上表面的其中1个叉指电极与背板电极连接。本发明专利技术的探测器为背板增强叉指型结构，能够有效收集金刚石体内紫外光激发的载流子，提高探测效率，在230nm的紫外光照、200V偏压下，背板增强型探测器较传统探测器探测效率提高230％以上。

Back-enhanced interdigital electrode diamond ultraviolet detector and its preparation method

The invention belongs to the field of high-energy ray and particle detection. It solves the problem that the existing diamond interdigital electrode ultraviolet detectors can not effectively collect carriers in diamond and lead to low detection efficiency. The preparation methods include: 1. pretreatment and cleaning of diamond; 2. preparation of back plate electrodes on the lower surface of diamond after cleaning by magnetron sputtering or electron beam evaporation; 3. preparation of interdigital structure electrodes on the upper surface of diamond by magnetron sputtering or electron beam evaporation; 4. connection of one of the interdigital electrodes on the upper surface of diamond with the back plate electrodes by wire. The detector of the invention is a backplane enhanced interdigital structure, which can effectively collect carriers excited by ultraviolet light in diamond body and improve detection efficiency. Under ultraviolet light of 230 nm and bias voltage of 200 V, the detection efficiency of the backplane enhanced detector is improved by more than 230% compared with the traditional detector.

【技术实现步骤摘要】
背板增强型叉指电极金刚石紫外探测器及其制备方法
本专利技术属于高能射线及粒子探测领域，具体涉及一种背板增强型叉指电极金刚石紫外探测器及其制备方法。
技术介绍
随着半导体技术的进步及各个领域对信息需求的进一步提升，半导体材料成为制约器件性能进步的瓶颈。紫外探测技术在军事、民用等领域具有十分重要的应用价值。在消毒，生物监测等领域应用广泛。除此之外，日盲紫外预警技术也是军事领域的关键技术之一，相比于红外预警，日盲紫外具有背景噪声低等优点。金刚石是一种宽禁带半导体材料。它具有载流子迁移率高，耐辐射性能好，本征电阻率高，击穿电压高等一系列优点，是作为光电探测器的理想材料之一。由于金刚石的禁带宽度为5.5eV，对应于225nm的紫外波长。金刚石制作成的紫外探测器对可见光无吸收，使其具有很好的日盲特性。因此，金刚石制作而成的紫外探测器在对抗辐射性能，快速响应等需求高的航空航天等领域，具有很大的优势。现在的金刚石紫外探测器主要为平面叉指结构。这种结构的紫外探测器电场主要分布于金刚石表面以下几个微米之内，对产生于远离金刚石上表面的载流子无法进行有效收集。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有金刚石叉指电极紫外探测器无法有效收集金刚石体内载流子而导致探测效率低的问题，而提供一种背板增强型叉指电极金刚石紫外探测器及其制备方法。本专利技术背板增强型叉指电极金刚石紫外探测器包括叉指结构电极、金刚石和背板电极，在金刚石的上表面设置有叉指结构电极，所述的叉指结构电极由2个叉指电极形成叉指结构，在金刚石的下表面设置有背板电极，其中一个叉指电极与背板电极通过导线相连。本专利技术背板增强型叉指电极金刚石紫外探测器的制备方法按以下步骤实现：一、对CVD金刚石进行预处理及清洗，得到清洗后的CVD金刚石；二、通过磁控溅射或电子束蒸发在清洗后的CVD金刚石的下表面制备背板电极；三、通过磁控溅射或电子束蒸发在CVD金刚石的上表面制备叉指结构电极，所述的叉指结构电极是由2个叉指电极形成叉指结构；四、通过导线将CVD金刚石上表面的其中1个叉指电极与下表面背板电极连接，得到背板增强型叉指电极金刚石紫外探测器。本专利技术利用宽禁带，高抗辐射强度的半导体金刚石作为探测材料，并且设计了背板增强叉指电极紫外探测器。旨在提高金刚石紫外探测器的探测效率。本专利技术所述的背板增强型叉指电极金刚石紫外探测器包括以下有益效果：利用宽禁带、高抗辐射强度的半导体金刚石作为探测材料具有性能稳定，能在极端环境下(高温，低温，高辐射)工作，并且具有日盲紫外特性，背景噪声低；探测器结构为背板增强叉指型结构，能够有效收集金刚石体内紫外光激发的载流子，提高探测效率，在230nm的紫外光照、200V偏压下，背板增强型探测器较传统探测器探测效率提高230％以上。附图说明图1是本专利技术背板增强型叉指电极金刚石紫外探测器的结构三维示意图；图2是本专利技术背板增强型叉指电极金刚石紫外探测器的结构截面示意图；图3是由1000W氙灯产生的、波长为220nm单色紫外光照射下两种探测器的光电流对比图，其中□代表开关闭合，○代表开关断开；图4是由1000W氙灯产生的、波长为220nm单色紫外光，200V偏压下，开关闭合前后两种探测器的光电流对比图；图5是由1000W氙灯产生的、波长为225nm单色紫外光照射下两种探测器的光电流对比图，其中□代表开关断开，○代表开关闭合；图6是由1000W氙灯产生的、波长为225nm单色紫外光，200V偏压下，开关闭合前后两种探测器的光电流对比图；图7是由1000W氙灯产生的、波长为230nm单色紫外光照射下两种探测器的光电流对比图，其中□代表开关断开，○代表开关闭合；图8是由1000W氙灯产生的、波长为230nm单色紫外光，200V偏压下，开关闭合前后两种探测器的光电流对比图；图9是由25W氘灯产生的复色紫外光，200V偏压下，开关闭合前后两种探测器的光电流对比图。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式背板增强型叉指电极金刚石紫外探测器包括叉指结构电极、金刚石2和背板电极3，在金刚石2的上表面设置有叉指结构电极，所述的叉指结构电极由2个叉指电极1形成叉指结构，在金刚石2的下表面设置有背板电极3，其中一个叉指电极1与背板电极3通过导线相连。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是背板电极3的厚度为100nm～500nm。具体实施方式三：本实施方式背板增强型叉指电极金刚石紫外探测器的制备方法按以下步骤实现：一、对CVD金刚石进行预处理及清洗，得到清洗后的CVD金刚石；二、通过磁控溅射或电子束蒸发在清洗后的CVD金刚石的下表面制备背板电极；三、通过磁控溅射或电子束蒸发在CVD金刚石的上表面制备叉指结构电极，所述的叉指结构电极是由2个叉指电极形成叉指结构；四、通过导线将CVD金刚石上表面的其中1个叉指电极与下表面背板电极连接，得到背板增强型叉指电极金刚石紫外探测器。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是步骤一所述的预处理包括酸洗处理或等离子体清洗处理。本实施方式所述的酸洗处理是通过H2SO4，HCl，HNO3，HF或HClO4清洗CVD金刚石。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式三或四不同的是步骤一中CVD金刚石的厚度为200μm～500μm。具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式三至五之一不同的是叉指电极的材质为金、铝、钯、钛、钨、铂、钼或锆。具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式三至六之一不同的是背板电极的材质为金、铝、钯、钛、钨、铂、钼或锆。具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式三至七之一不同的是叉指结构电极的宽度为1μm～200μm，间隔为1μm～200μm。具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式三至八之一不同的是步骤二利用金属掩膜或光刻技术通过磁控溅射或电子束蒸发在清洗后的CVD金刚石的下表面制备背板电极。具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式三至九之一不同的是步骤三利用金属掩膜或光刻技术通过磁控溅射或电子束蒸发在CVD金刚石的上表面制备叉指结构电极。具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式三至十之一不同的是所述的导线材料为金、银或者铜。实施例：本实施例背板增强型叉指电极金刚石紫外探测器的制备方法按以下步骤实现：一、将厚度为300μm的CVD金刚石置于浓H2SO4和浓HNO3的混合溶液(体积比为1：1)中，加热至煮沸处理1小时，以、去除金刚石表面杂质并且形成氧终端表面，然后依次置于丙酮、去离子水和无水乙醇中进行超声清洗30分钟，得到清洗后CVD本征金刚石；三、将清洗后的本征金刚石放置到磁控溅射装置中，通过2.5mm×2.5mm的方形掩膜，在本征金刚石下表面溅射厚度为200nm的金背板电极，溅射功率为40W，溅射时间为10min，溅射温度为室温，溅射真空度为1Pa；四、将制作了背板电极的本征金刚石放置到磁控溅射装置中，在金刚石上表面通过掩膜溅射200nm的金叉指结构电极，溅射功率为40W，溅射时间为10min，溅射温度为室温，溅射真空度为1Pa，叉指结构电极宽度为160μm，叉指电极间距为160μm，所述的叉指结构电极由2个叉指电极形成叉指结构，；五、用金线将1个叉指电极和背板电极连接起来，并在金线上设置开关，得到背板增强型叉指电极金刚石紫外探测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.背板增强型叉指电极金刚石紫外探测器，其特征在于该背板增强型叉指电极金刚石紫外探测器包括叉指结构电极、金刚石(2)和背板电极(3)，在金刚石(2)的上表面设置有叉指结构电极，所述的叉指结构电极由2个叉指电极(1)形成叉指结构，在金刚石(2)的下表面设置有背板电极(3)，其中一个叉指电极(1)与背板电极(3)通过导线相连。

【技术特征摘要】
1.背板增强型叉指电极金刚石紫外探测器，其特征在于该背板增强型叉指电极金刚石紫外探测器包括叉指结构电极、金刚石(2)和背板电极(3)，在金刚石(2)的上表面设置有叉指结构电极，所述的叉指结构电极由2个叉指电极(1)形成叉指结构，在金刚石(2)的下表面设置有背板电极(3)，其中一个叉指电极(1)与背板电极(3)通过导线相连。2.根据权利要求1所述的背板增强型叉指电极金刚石紫外探测器，其特征在于背板电极(3)的厚度为100nm～500nm。3.背板增强型叉指电极金刚石紫外探测器的制备方法，其特征在于该制备方法是按以下步骤实现：一、对CVD金刚石进行预处理及清洗，得到清洗后的CVD金刚石；二、通过磁控溅射或电子束蒸发在清洗后的CVD金刚石的下表面制备背板电极；三、通过磁控溅射或电子束蒸发在CVD金刚石的上表面制备叉指结构电极，所述的叉指结构电极是由2个叉指电极形成叉指结构；四、通过导线将CVD金刚石上表面的其中1个叉指电极与下表面背板电极连接，得到背板增强型叉指电极金刚石紫外探测器。4.根据权利要求3所述的背板增强型叉指电极金...

【专利技术属性】
技术研发人员：代兵，刘本建，朱嘉琦，刘康，杨磊，韩杰才，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23