一种同心环型大面积硅漂移探测器制造技术

本实用新型专利技术属于探测器技术领域，公开了一种同心环型大面积硅漂移探测器，计算探测器的电极和电阻的宽度分布；计算硅漂移探测器电场电压分布；确定漂移电场和漂移时从点S1到点S2的最佳漂移路径；确定硅漂移探测器后表面的设计；漂浮电极的设计。本实用新型专利技术对SDD载流子漂移行为规律与重掺杂电极生长的分析。设计具有双面相关的既保持均匀电子漂移电场又提供平滑漂移轨迹的双面电极，建立强度在0.5～15keV软X射线粒子的高能量分辨率、高效收集SDD的创新设计制作方式。在同心圆型的硅漂移探测器电极之间利用ALD技术沉积一层分压电阻，使同心圆型的探测器在不需要外加分压器的情况下可正常工作。

A large area silicon drift detector with concentric ring

【技术实现步骤摘要】
一种同心环型大面积硅漂移探测器
本技术属于探测器
，尤其涉及一种利用ALD内分压的同心环型大面积硅漂移探测器及应用。
技术介绍
目前，最接近的现有技术：目前，国内脉冲星导航方面的核心技术-高能量分辨率单元及SDD阵列SDD的研究工作严重滞后。国内的研究主要集中于小面积单个SDD的制作工艺方面。国际上X射线探测器的研究，朝着具有低功耗、高能量分辨率的硅漂移室探测器技术方向发展，以满足X射线脉冲星自主导航授时系统高性能、大区域覆盖、高可用性的重大技术需求。在探测器家族中，同心环型探测器早已被使用，且性能较为优异，但是同心环型探测器存在面积小和需外接电阻分压的特性。目前国际上的SDD面积小且价格昂贵，而国内尚无成熟技术。综上所述，目前存在的问题；(1)在技术上需要改善探测器的结构，使其不需要外接分压器。(2)目前国内的SDD研究也依然停留在小单元面积的阶段，在研的高校研究所以及企业均高度依赖进口，一旦大面积SDD单元的设计与制作技术瓶颈攻破，对于中国探测器的发展，以及应用探测器的各领域均会起到重要作用。(3)小面积同心环状圆柱形探测器，虽然其对称性高，电学性能也好，但其组成的阵列死区过大，性能有所下降。解决上述技术问题的意义：由于国外的技术封锁，且国内基础研究的缺失，目前国内尚无大面积SDD及其阵列的设计制作等研发技术。因此，急需加快开展我国应用于X射线脉冲星自主导航授时系统的高能量分辨率SDD关键技术攻关与试验验证，抢占科技战略制高点，实现探测器技术的跨越式发展，对于突破国内脉冲星自主定位导航授时系统的技术瓶颈具有极其重要的意义。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本技术提供了一种利用ALD内分压的同心环型大面积硅漂移探测器及应用。本技术是这样实现的，一种利用ALD内分压的同心环型大面积硅漂移探测器的设计方法得到的同心环型大面积硅漂移探测器，所述同心环型大面积硅漂移探测器包括：阳极电极、正面阴极电极、正面分压电阻、正面保护环、反面阴极电极、反面分压电阻、正反面保护环、基体、上表面的漂浮电极、下表面的漂浮电极、上表面二氧化硅层、下表面二氧化硅层。进一步，所述阳极电极为重掺杂的N型半导体硅。进一步，所述正面阴极电极为重掺杂的P型半导体硅；所述反面阴极电极为重掺杂的P型半导体硅。本技术的另一目的在于提供一种应用所述利用ALD内分压的同心环型大面积硅漂移探测器的X射线探测器。综上所述，本技术的优点及积极效果为：本技术从新结构、新型工艺集成设计与光的粒子性理论计算方法入手，通过ALD技术解决了同心环工作必须外接电阻分压的问题。本技术是大面积同心环型硅漂移探测器，而且本设计的半径＞1cm，所以本设计的面积大于314mm2，远远大于小面积探测器的面积，其阵列中单位面积的性价比也高于小面积探测器。由于圆形的对称性最高，所以电学性能更好，结构中的电场电势分布更均匀，小面积的同心环型探测器半径在300μm左右，所以需组成阵列使用，但本结构设计的是大面积同心环型过漂移探测器，半径＞1cm，面积大于314mm2，远远大于小面积探测器的面积，无需组成阵列使用，解决了同心环状圆柱形探测器组成阵列时死区过大的问题。本技术利用ALD沉积电阻使同心环型的探测器不需要外接电阻分压，螺旋环型探测器也有内分压的作用，但本结构设计要比螺旋环型的结构和性能更加优异且有区别；(1)螺旋环型探测器用螺旋环型的阴极环分压，而用ALD沉积电阻分压的同心环用电阻环分压，阴极环不参与分压。(2)螺旋环型探测器利用螺旋型阴极环分压对集体中的电场、电势和电压产生影响，而用ALD沉积电阻分压的同心环型探测器用电阻环分压，电阻环对集体中的电场、电势和电压不产生影响(电势均匀变化，电场为定值，阴极环之间的电压也为定值)。带有ALD电阻和漂浮电极的同心环形大面积硅漂移探测器设计方法如下；确定探测器的电极和电阻的宽度分布；确定硅漂移探测器前后表面的电场、电势；确定漂移电场和漂移时从点S1到点S2的最佳漂移路径；确定硅漂移探测器后表面的设计；确定漂浮电极。本结构主要是在新结构，新工艺方面入手，对SDD载流子漂移行为规律与重掺杂电极生长的分析。设计具有双面相关的既保持均匀电子漂移电场又提供平滑漂移轨迹的双面电极，建立强度在0.5～15keV软X射线粒子的高能量分辨率、高效收集SDD的创新设计制作方式。本技术结构设计的是在同心圆型的硅漂移探测器电极之间沉积一层电阻，这样就可以使同心圆型的探测器在不需要外加分压器的情况下可以正常工作。在本设计中所有电极之间的电阻阻值R为定值，这样可实现均匀分压，即ΔV恒定。附图说明图1是本技术实施例提供的利用ALD内分压的同心环型大面积硅漂移探测器的结构示意图；图2是本技术实施例提供的利用ALD内分压的同心环型大面积硅漂移探测器反面(即没有阳极的一面)的结构示意图；图3是本技术实施例提供的利用ALD内分压的同心环型大面积硅漂移探测器的剖面示意图；图中：1、阳极电极；2、正面阴极电极；3、正面分压电阻；4、正面保护环；5、反面阴极电极；6、反面分压电阻；7、正反面保护环；8、基体；9、上表面的漂浮电极；10、下表面的漂浮电极；11、上表面二氧化硅层；12、下表面二氧化硅层。图4是本技术实施例提供的利用ALD内分压的同心环型大面积硅漂移探测器的设计方法流程图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。针对现有技术存在的问题，本技术提供了一种利用ALD内分压的同心环型大面积硅漂移探测器、设计方法及应用，下面结合附图对本技术作详细的描述。如图1-图3所示，本技术实施例提供的利用ALD内分压的同心环型大面积硅漂移探测器包括：阳极电极1、正面阴极电极2、正面分压电阻3、正面保护环4、反面阴极电极5、反面分压电阻6、正反面保护环7、基体8、上表面的漂浮电极9、下表面的漂浮电极10、上表面二氧化硅层11、下表面二氧化硅层12。在本技术的优选实施例中，阳极电极1为重掺杂的N型半导体硅。在本技术的优选实施例中，正面阴极电极2为重掺杂的P型半导体硅。在本技术的优选实施例中，反面阴极电极5为重掺杂的P型半导体硅。如图4所示，本技术实施例提供的利用ALD内分压的同心环型大面积硅漂移探测器的设计方法包括以下步骤：S401：计算探测器的电极和电阻的宽度分布；S402：计算硅漂移探测器电场电压分布；S403：确定漂移电场和漂移时从点S1到点S2的最佳漂移路径；S404：确定硅漂移探测器后表面的设计；S405：漂浮电极的设计。本技术实施例提供的利用ALD内分压的同心环型大面积硅漂移探测器的设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用ALD内分压的同心环型大面积硅漂移探测器，其特征在于，所述同心环型大面积硅漂移探测器包括：阳极电极、正面阴极电极、正面分压电阻、正面保护环、反面阴极电极、反面分压电阻、正反面保护环、基体、上表面的漂浮电极、下表面的漂浮电极、上表面二氧化硅层、下表面二氧化硅层。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用ALD内分压的同心环型大面积硅漂移探测器，其特征在于，所述同心环型大面积硅漂移探测器包括：阳极电极、正面阴极电极、正面分压电阻、正面保护环、反面阴极电极、反面分压电阻、正反面保护环、基体、上表面的漂浮电极、下表面的漂浮电极、上表面二氧化硅层、下表面二氧化硅层。


2.如权利要求1所述利用ALD内分压的同心环型大面积硅漂移探测器...

【专利技术属性】
技术研发人员：李正，母恒恒，刘曼文，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43