基于多层石墨烯/半导体的辐射探测器阵列及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多层石墨烯/半导体的辐射探测器阵列及其制备方法，辐射探测器阵列包括：多层石墨烯、多层石墨烯接触电极、半导体衬底、绝缘层、欧姆接触电极，其中多层石墨烯为宏观组装石墨烯纳米膜，多层石墨烯与半导体衬底形成异质结，当辐射粒子入射时，可以被多层石墨烯及半导体吸收，在内建电场中产生光生载流子；辐射探测器阵列由若干单像素直接型辐射探测器组成，每个单像素直接型辐射探测器上的电极组成二维面阵电极层；读出电路设置在面阵电极层上。本发明专利技术可与传统CMOS集成工艺相结合，并通过外部读出电路实现高灵敏度、低探测极限的阵列辐射探测器。极限的阵列辐射探测器。极限的阵列辐射探测器。

【技术实现步骤摘要】
基于多层石墨烯/半导体的辐射探测器阵列及其制备方法


[0001]本专利技术属于探测器
，涉及辐射探测器件结构，尤其涉及一种基于多层石墨烯/半导体的辐射探测器阵列及其制备方法。

技术介绍

[0002]辐射探测在医学透视、无损探伤、安全检查、天文学、材料表征等方面都有着广泛的应用。其中，电离辐射的探测机制分为直接探测和间接探测，其功能分别可以通过例如半导体和闪烁体等功能材料得以实现。在间接电离辐射探测中，输入的电离辐射通过两步过程被转换为电输出信号：首先闪烁体将输入的电离辐射转换为可见光；然后通过光电二极管将可见光信号转换为电信号。但间接型电离辐射探测器由于受到闪烁体材料限制，使得其响应速度及空间分辨率较低；而直接型辐射探测器则是通过辐射吸收材料直接将电离辐射转换为光生载流子，并传输到外部读出电路中，且探测材料具有较大的载流子迁移率与寿命乘积，可以实现更强的辐射探测能力，提高空间分辨率，但其通常具有严苛的工作条件，且造价昂贵。因此，通过挖掘新的器件材料及探测阵列结构用来提升辐射探测灵敏度、降低最低探测极限是亟待解决的问题。
[0003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多层石墨烯/半导体的辐射探测器阵列，其特征在于，所述辐射探测器阵列是由若干个单像素直接型辐射探测器组成的面阵列，最底层为半导体衬底（1），在半导体衬底（1）上的氧化层（5）沉积氮化硅并刻蚀形成氮化硅硬掩模隔离槽，在隔离槽中选择性生长绝缘层（3），形成成行成列排布的网格单元，再刻蚀氮化硅，形成隔离阱，每个网格单元中形成半导体阵列窗口，所述半导体阵列窗口中铺设多层石墨烯（2）；所述半导体阵列窗口与多层石墨烯（2）形成异质结，作为辐射吸收区；每个网格单元为一个像素单元；每一行的像素单元分别通过导电金属连接，最终连接至多层石墨烯接触电极（4）上，所述多层石墨烯接触电极（4）安装在氧化层（5）上；在半导体衬底（1）上安装欧姆接触电极（6），所述欧姆接触电极（6）与每一列的像素单元对应；多层石墨烯接触电极（4）、欧姆接触电极（6）和一个像素单元组成一个单像素直接型辐射探测器；所述若干个单像素直接型辐射探测器组成的面阵列的多层石墨烯接触电极（4）和欧姆接触电极（6）通过行/列驱动器连接读出电路。2.根据权利要求1所述的基于多层石墨烯/半导体的辐射探测器阵列及其制备方法，其特征在于，所述半导体衬底（1）为硅、锗、铟镓砷、砷化镓、碲化镉、磷化铟、碳化硅或氮化镓中的一种。3.根据权利要求1所述的基于多层石墨烯/半导体的辐射探测器阵列及其制备方法，其特征在于，所述多层石墨烯（2）为经过热处理修复缺陷后的石墨烯膜，其厚度为10 ~ 90 nm。4.根据权利要求1所述的基于多层石墨烯/半导体的辐射探测器阵列及其制备方法，其特征在于，所述氧化层（5）为氧化硅或氧化铝中的一种，厚度为10 ~ 150 nm。5.根据权利要求1所述的基于多层石墨烯/半导体的辐射探测器阵列及其制备方法，其特征在于，所述多层石墨烯接触电极（4）和所述欧姆接触电极（6）为导电合金或金属。6.根据权利要求1所述的基于多层石墨烯/半导体的辐射探测器阵列，其特征在于，当辐射粒子入射辐射探测器阵列时，所激发的辐射电子在多层石墨烯（2）的层间及垂直传输方向行进过程中撞击束缚的电子，被撞击的电子继续撞击其它束缚电子；在施加外部偏压时，辐射电子和被撞击的电子在到达多层石墨烯/半导体界面处会触发光电效应，通过响应电流的读取，实现对辐射信号及强度...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐杨，刘欣雨，吕建杭，方文章，高超，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：