基于场效应晶体管结构的X射线探测器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了基于场效应晶体管结构的X射线探测器及其制备方法，包括可以吸收X射线的X射线吸收层、半导体沟道层、栅极电极、栅极介电层、源极电极、漏极电极以及衬底，当X射线入射到X射线探测器的X射线吸收层后，在X射线吸收层中产生电子‑空穴对，这些由X射线照射产生的电子或者空穴可由X射线吸收层转移到半导体沟道层，并在源极电极和漏极电极之间流动从而产生电流。与传统的基于二极管的X射线探测器相比，光电晶体管结合了晶体管和常规光电导器件各自的优势，借助异质结结构获得高效的电荷转移并利用半导体沟道中载流子的高效传输，产生巨大的增益放大效应，从而得到超高灵敏度和超低探测极限的高性能X射线探测器。

【技术实现步骤摘要】
基于场效应晶体管结构的X射线探测器及其制备方法
本专利技术属于X射线探测器领域，尤其涉及基于场效应晶体管结构的X射线探测器及其制备方法。
技术介绍
X射线探测器在医疗诊断、科学研究、工业无损检测和国防安全等领域具有重要的应用价值。X射线探测器主要基于两种光电转换机制：一种是直接型X射线探测器，通过光敏半导体材料直接将X射线信号转换成电信号；另一种是间接型X射线探测器，首先通过闪烁体将X射线转换成可见光，然后通过可见光探测器完成光信号向电信号的转换。目前，基于这两种光电转换机制的X射线光探测器都已经实现商业化应用，但仍然存在很多问题和挑战。间接型X射线探测器由于涉及到闪烁体材料相关的逛转换过程，产生的可见光会受到光学折射和散射引起的串扰影响，导致探测器的空间分辨率不高。直接型X射线探测器主要采用CdZnTe、非晶Se等材料作为X射线吸收材料，这些材料的原子序数较小从而导致探测灵敏度低，而且高质量的非晶Se材料制备困难，载流子传输性能差；而且直接型X射线探测器通常价格昂贵，工作条件苛刻，可探测X射线能量较低，使其在实际应用过程中仍面临种种困难。此外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于场效应晶体管结构的X射线探测器，其特征在于，所述X射线探测器结构包括：/n衬底，位于所述X射线探测器底部；/n栅极电极，所述栅极电极的下表面制作在所述衬底的上表面；/n栅极介电层，所述栅极介电层的下表面制作在所述栅极电极的上表面；/n半导体沟道层，所述半导体沟道层的下表面制作在所述栅极介电层的上表面；/nX射线层，所述X射线层下表面制作在所述半导体沟道层上表面，所述X射线层包括X射线吸收层、源极电极和漏极电极，其中，所述X射线吸收层下表面制作在所述半导体沟道层上表面的中间位置，覆盖所述半导体沟道层上表面的一部分，所述源极电极和所述漏极电极位于所述X射线吸收层的左右相对位置，所述源极...

【技术特征摘要】
1.一种基于场效应晶体管结构的X射线探测器，其特征在于，所述X射线探测器结构包括：
衬底，位于所述X射线探测器底部；
栅极电极，所述栅极电极的下表面制作在所述衬底的上表面；
栅极介电层，所述栅极介电层的下表面制作在所述栅极电极的上表面；
半导体沟道层，所述半导体沟道层的下表面制作在所述栅极介电层的上表面；
X射线层，所述X射线层下表面制作在所述半导体沟道层上表面，所述X射线层包括X射线吸收层、源极电极和漏极电极，其中，所述X射线吸收层下表面制作在所述半导体沟道层上表面的中间位置，覆盖所述半导体沟道层上表面的一部分，所述源极电极和所述漏极电极位于所述X射线吸收层的左右相对位置，所述源极电极的下表面和所述漏极电极的下表面分别覆盖所述半导体沟道层上表面左右相对位置未被所述X射线吸收层下表面覆盖的部分；
所述半导体沟道层和所述X射线层，将两者相对位置交换的结构如下：
X射线层，所述X射线层下表面制作在所述栅极介电层上表面；
半导体沟道层，所述半导体沟道层下表面制作在所述X射线层上表面，覆盖所述X射线层上表面的全部。


2.一种基于场效应晶体管结构的X射线探测器，其特征在于，所述X射线探测器结构包括：
衬底，位于所述X射线探测器底部；
栅极电极，所述栅极电极的下表面制作在所述衬底的上表面；
栅极介电层，所述栅极介电层的下表面制作在所述栅极电极的上表面；
半导体沟道层，所述半导体沟道层的下表面制作在所述栅极介电层的上表面；
X射线吸收层，所述X射线吸收层的下表面制作在所述半导体沟道层的上表面；
源极电极和漏极电极，所述源极电极的下表面和所述漏极电极的下表面制作在所述X射线吸收层的上表面，所述源极电极与所述漏极电极不接触；
所述半导体沟道层和所述X射线吸收层，将两者相对位置交换的结构如下：
X射线吸收层，所述X射线吸收层的下表面制作在所述栅极介电层的上表面；
半导体沟道层，所述半导体沟道层的下表面制作在所述X射线吸收层的上表面；
源极电极和漏极电极，所述源极电极的下表面和所述漏极电极的下表面制作在所述半导体沟道层的上表面。


3.一种基于场效应晶体管结构的X射线探测器，其特征在于，所述X射线探测器结构包括：
衬底，位于所述X射线探测器底部；
栅极电极，所述栅极电极的下表面制作在所述衬底的上表面；
栅极介电层，所述栅极介电层的下表面制作在所述栅极电极的上表面；
半导体层，所述半导体层的下表面制作在所述栅极介电层的上表面，所述半导体层包括半导体沟道层，源极电极和漏极电极，其中，所述半导体沟道层的下表面制作在所述栅极介电层的上表面的中间位置，覆盖所述栅极介电层的上表面的一部分，所述源极电极和所述漏极电极位于所述半导体沟道层的左右相对位置，所述源极电极的下表面和所述漏极电极的下表面分别覆盖所述栅极介电层的上表面左右相对位置未被所述半导体沟道层的下表面覆盖的部分；
X射线吸收层，所述X射线吸收层的下表面制作在所述半导体层的上表面，所述X射线吸收层的下表面覆盖所述半导体层上表面的全部；
所述半导体层和所述X射线吸收层，将两者相对位置交换的结构如下：
X射线吸收层，所述X射线吸收层的下表面制作在所述栅极介电层的上表面；
半导体层，所述半导体层的下表面制作在所述X射线吸收层的上表面。


4.一种基于场效应晶体管结构的X射线探测器，其特征在于，所述X射线探测器结构包括：
衬底，位于所述X射线探测器底部；
半导体层，所述半导体层的下表面制作在所述衬底的上表面，所述半导体层包括半导体沟道层，源极电极和漏极电极，其中，所述半导体沟道层的下表面制作在所述衬底的上表面的中间位置，覆盖所述衬底的上表面的一部分，所述源极电极和所述漏极电极位于所述半导体沟道层的左右相对位置，所述源极电极的下表面和所述漏极电极的下表面分别覆盖所述衬底的上表面左右相对位置未被所述半导体沟道层的下表面覆盖的部分；
X射线吸收层，所述X射线吸收层的下表面制作在所述半导体层的上表面，所述X射线吸收层的下表面覆盖所述半导体层上表面的全部；
栅极介电层，所述栅极介电层的下表面制作在所述X射线吸收层的上表面；
栅极电极，所述栅极电极的下表面制作在所述栅极介电层的上表面；
所述半导体层和所述X射线吸收层，将两者相对位置交换的结构如下：
X射线吸收层，所述X射...

【专利技术属性】
技术研发人员：高源鸿，李建华，
申请(专利权)人：深圳中芯光宇科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44