【技术实现步骤摘要】
碲锌镉/硅γ射线X射线探测器及其制备方法
本专利技术涉及一种高探测灵敏度、高探测效率的碲锌镉/硅γ射线X射线探测器及其制备方法，特别是一种具有吸收和倍增区分离的复合型碲锌镉-硅探测器及其制备方法。应用于半导体
技术介绍
碲锌镉(Cd(1-x)ZnxTe，或简写为CZT)作为新一代化合物半导体，由于具有较大的禁带宽度和较高的平均原子序数，因而可工作在常温，并具有较大的阻止本领和较强的抗辐射能力。近年来，随着高能量分辨率的能谱仪、高空间分辨率的成像装置和高能量的光子探测系统的飞速发展，在国土安全、高能核物理、空间物理、工业和核医学成像以及基础科学研究等领域的应用有普及化的趋势，市场前景也越来越广阔。但现有的碲锌镉探测器的测灵敏度和探测效率还不理想。
技术实现思路
为了解决现有技术问题，本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种碲锌镉/硅γ射线X射线探测器及其制备方法，将CZT晶片与SiPM键合在一起，由CZT晶片作为探测核辐射的吸收区，SiPM作为载流子的倍增放大区，形成吸收区和倍增区分离...
【技术保护点】
1.一种碲锌镉/硅γ射线X射线探测器，包括射线吸收探测区和电荷倍增区，其特征在于，其结构采用如下任意一种结构形式方案：/n方案一：射线吸收探测区由第一金属电极层(1)、碲锌镉晶片(2)和键合过渡层(3)构成，所述键合过渡层(3)采用金属层，使射线吸收探测区形成金属-半导体-金属形式结构，其中第一金属电极层(1)作为阴极，键合过渡层(3)作为与硅晶片(4)的键合界面过渡层，从而由碲锌镉晶片(2)和硅晶片(4)通过键合过渡层(3)间接键合组成探测器的主要功能层结构；电荷倍增区由在硅外延片或硅晶片(4)上制作的雪崩PN结(5)组成，硅片上的倍增区采用硅光电倍增管的SiPM单元(7...
【技术特征摘要】
1.一种碲锌镉/硅γ射线X射线探测器，包括射线吸收探测区和电荷倍增区，其特征在于，其结构采用如下任意一种结构形式方案：
方案一：射线吸收探测区由第一金属电极层(1)、碲锌镉晶片(2)和键合过渡层(3)构成，所述键合过渡层(3)采用金属层，使射线吸收探测区形成金属-半导体-金属形式结构，其中第一金属电极层(1)作为阴极，键合过渡层(3)作为与硅晶片(4)的键合界面过渡层，从而由碲锌镉晶片(2)和硅晶片(4)通过键合过渡层(3)间接键合组成探测器的主要功能层结构；电荷倍增区由在硅外延片或硅晶片(4)上制作的雪崩PN结(5)组成，硅片上的倍增区采用硅光电倍增管的SiPM单元(7)结构，SiPM单元(7)由硅晶片(4)、雪崩PN结(5)、绝缘层、绝缘层图案化沟道的填充电极层(8)和淬灭电阻以及第二金属电极层(6)组成。
方案二：射线吸收探测区由第一金属电极层(1)、碲锌镉晶片(2)和键合界面(9)构成，其中第一金属电极层(1)作为阴极，从而由碲锌镉晶片(2)和硅晶片(4)通过直接键合组成复合晶体，在碲锌镉晶片(2)和硅晶片(4)之间存在键合界面(9)，形成探测器的主要功能层结构；电荷倍增区由硅晶片(4)上制作的雪崩PN结(5)组成，硅片上的倍增区采用硅光电倍增管的SiPM单元(7)结构，SiPM单元(7)由硅晶片(4)、雪崩PN结(5)、绝缘层、绝缘层图案化沟道的填充电极层(8)和淬灭电阻以及第二金属电极层(6)组成。
2.根据权利要求1所述碲锌镉/硅γ射线X射线探测器，其特征在于：用作电荷倍增区的硅晶片(4)上采用硅光电倍增管的SiPM单元(7)结构，由APD阵列构成，当灵活选择设定数目的APD单元作为一个像素单元，通过对APD单元引出电极的重新组合，转变为像素器件，能用作高灵敏像素探测器使用。
3.根据权利要求1所述碲锌镉/硅γ射线X射线探测器，其特征在于：采用第一金属电极层(1)作为阴极和第二金属电极层(6)作为阳极的一种两端结构；
或者，采用第一金属电极层(1)作为阴极，采用第二金属电极层(6)作为阳极，还采用绝缘层图案化沟道的填充电极层(8)作为阳极，形成第一种三端结构；
或者，在两端结构基础上，从键合过渡层(3)引出作为中间电极，形成第二种三端结构；
4.根据权利要求3所述碲锌镉/硅γ射线X射线探测器，其特征在于：在第一种三端结构基础上，将键合过渡层(3)引出作为中间电极，形成一种四端结构；
或者，采用第一金属电极层(1)作为阴极，采用第二金属电极层(6)作为阳极，采用键合过渡层(3)作为中间电极，将绝缘层图案化沟道的填充电极层(8)悬空或与键合过渡层(3)短路形成第三种三端...
【专利技术属性】
技术研发人员：闵嘉华，梁小燕，陈军，戴灵恩，冯成杰，张继军，王林军，沈悦，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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