一种含透明电极的碳化硅探测器芯片制造技术

本实用新型专利技术涉及探测器技术领域，提供一种含透明电极的碳化硅探测器芯片，所述芯片是从顶部表面垂直入射的探测器芯片，从顶部到底部包括：第一电极、透明电极、欧姆接触层、本征层、碳化硅衬底和第二电极；所述第一电极整体呈环形结构，其环形部位于所述透明电极边缘处且与所述第一电极之间为欧姆接触；所述透明电极与所述欧姆接触层之间形成电偶极层，用于接收光子或者高能粒子并进行载流子传输。本实用新型专利技术中制得的碳化硅探测器芯片不仅可以满足重离子探测、核反应堆探测和基于紫外激光的瞬态电流技术(TCT)的碳化硅探测器性能测试应用需求，而且该碳化硅探测器对穿过粒子的时间分辨性能和位置分辨性能也显著提升。性能和位置分辨性能也显著提升。性能和位置分辨性能也显著提升。

【技术实现步骤摘要】
一种含透明电极的碳化硅探测器芯片


[0001]本技术涉及探测器
，尤其涉及一种含透明电极的抗辐照碳化硅探测器芯片。

技术介绍

[0002]碳化硅高原子位移阈值、临界击穿场强、高电子饱和漂移速率、高热导率的物理特性决定其具有内禀的抗辐照、耐高温、低噪声、高工作电压、高能量分辨、高电荷收集效率和快时间响应等优势。因此在未来紫外、极紫外探测、空间探测、核电站、粒子对撞机、核反应堆等极端环境中具有广泛的应用。在CN116154020A中记载了一种二维材料优化的低增益雪崩倍增抗辐照碳化硅探测器芯片，但其在探测器灵敏区采用金属电极，不满足重离子探测以及核反应堆等探测需求，且其结构中由于金属电极的对激光的阻挡也使其难以满足基于紫外激光的瞬态电流技术(TCT)的碳化硅探测器性能测试。
[0003]鉴于此，提出本技术。

技术实现思路

[0004]本技术提供一种含透明电极的碳化硅探测器芯片，用以解决现有技术中存在的上述问题。具体是设计一种具有高抗辐照提高碳化硅探测器芯片的信噪比的碳化硅新结构，通过优化结构，特别是其中透明电极所处的特定位置，不仅使得极紫外、紫外激光可以被该探测器吸收探测，从而使基于紫外激光的瞬态电流技术(TCT)能够对本技术中的碳化硅探测器的电荷收集、电场分布、时间分辨等性能进行测试，因此，本技术所设计的碳化硅探测器芯片为基于紫外激光的瞬态电流技术的粒子探测器测试，具有可重复性、可再现性、可对比性和节约成本的优势，而且该碳化硅探测器芯片可以提高碳化硅探测器对穿过粒子的时间分辨性能和位置分辨性能，特别适用于核反应堆探测和重离子探测的应用。
[0005]具体地，本技术提供一种碳化硅探测器芯片，所述芯片是从顶部表面垂直入射的探测器芯片，从顶部到底部包括：第一电极、透明电极、欧姆接触层、本征层、碳化硅衬底和第二电极；
[0006]所述第一电极整体呈环形结构，其环形部位于所述透明电极边缘处且与所述第一电极之间为欧姆接触；
[0007]所述透明电极与所述欧姆接触层之间形成电偶极层，用于接收光子或者高能粒子并进行载流子传输。
[0008]根据本技术提供的碳化硅探测器芯片，所述透明电极为石墨烯透明电极、黑磷透明电极或者二硫化钼透明电极。由于环形电极的存在，大尺寸的碳化硅探测器(探测边长大于500μm)电场呈现环形不均匀状态，进而导致电荷收集信号不均匀，即信号电流的畸变会造成定时误差，一定程度限制了粒子探测器位置分辨率和时间分辨率性能的提高，而采用石墨烯透明电极、黑磷透明电极或者二硫化钼透明电极，其具有高载流子迁移率，电场
的均匀性得到明显提高，从而可以克服前述结构带来的限制。
[0009]根据本技术提供的碳化硅探测器芯片，所述透明电极的厚度为0.2nm～5nm；优选为，针对紫外极紫外光的透明度为80％以上。
[0010]根据本技术提供的碳化硅探测器芯片，所述透明电极顶部除所述第一电极处均为钝化层，所述钝化层为二氧化硅钝化层或者氮化硅钝化层。
[0011]根据本技术提供的碳化硅探测器芯片，所述碳化硅衬底和所述第二电极之间设插入层，且其与所述第二电极之间为欧姆接触，与所述欧姆接触层之间形成电偶极层。优选地，所述插入层为石墨烯插入层、黑磷插入层或者二硫化钼插入层。
[0012]根据本技术提供的碳化硅探测器芯片，所述第一电极为Ni/Ti/Al合金电极、Al/Ti/Au合金电极或者Ti/Al/Au合金电极。
[0013]根据本技术提供的碳化硅探测器芯片，所述第二电极为Ni/Ti/Al合金电极、Al/Ti/Au合金电极或者Ti/Al/Au合金电极。
[0014]根据本技术提供的碳化硅探测器芯片，所述欧姆接触层为P型重掺杂碳化硅层，厚度为0.2μm～5μm，优选其平均掺杂浓度为1
×
10
18
cm
‑3～1
×
10
20
cm
‑3。
[0015]根据本技术提供的碳化硅探测器芯片，所述本征层为N型低掺杂碳化硅，厚度为10μm～400μm，优选其平均掺杂浓度控制在1
×
10
15
cm
‑3以下。
[0016]根据本技术提供的碳化硅探测器芯片，所述碳化硅衬底为N型导电型碳化硅衬底。
[0017]本技术提供的一种含透明电极的碳化硅探测器芯片，通过设计第一电极为环形结构，且实现第一电极、透明电极和欧姆接触层的欧姆接触，不仅可以满足重离子探测、核反应堆探测和基于紫外激光的瞬态电流技术(TCT)的碳化硅探测器性能测试应用需求，而且该碳化硅探测器对穿过粒子的时间分辨性能和位置分辨性能也显著提升。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是本技术提供的第一电极和透明电极的结构示意图；
[0020]图2是本技术提供的实施例1中的碳化硅探测器芯片的结构示意图；
[0021]图3是本技术提供的实施例2中的碳化硅探测器芯片的结构示意图之二。
[0022]附图标记：
[0023]1、Pad电极；2、第一电极；3、钝化层；4、透明电极；5、欧姆接触层；6、本征层；7、碳化硅衬底；8、第二电极；9、插入层。
具体实施方式
[0024]为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术中的附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人
员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0025]实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
[0026]下面结合图1
‑
图3描述本技术的一种含透明电极的碳化硅探测器芯片。
[0027]本技术所提供的碳化硅探测器芯片，所述芯片是从顶部表面垂直入射的探测器芯片，从顶部到底部包括：第一电极、透明电极、欧姆接触层、本征层、碳化硅衬底和第二电极；
[0028]如图1所示，所述第一电极整体呈环形结构，其环形部位于所述透明电极边缘处且与所述第一电极之间为欧姆接触，用于引线；环形结构的尺寸可以根据碳化硅探测器芯片所应用的碳化硅探测器的结构而定，一般地，为了增加透明电极对光子或者高能粒子的接收，可以适当增大环状结构的内径。
[0029]所述透明电极与所述欧姆接触层之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅探测器芯片，所述芯片是从顶部表面垂直入射的探测器芯片，其特征在于，从顶部到底部包括：第一电极、透明电极、欧姆接触层、本征层、碳化硅衬底和第二电极；所述第一电极整体呈环形结构，其环形部位于所述透明电极边缘处且与所述第一电极之间为欧姆接触；所述透明电极与所述欧姆接触层之间形成电偶极层，用于接收光子或者高能粒子并进行载流子传输。2.根据权利要求1所述的碳化硅探测器芯片，其特征在于，所述透明电极为石墨烯透明电极、黑磷透明电极或者二硫化钼透明电极。3.根据权利要求1或2所述的碳化硅探测器芯片，其特征在于，所述透明电极的厚度为0.2nm～5nm。4.根据权利要求1所述的碳化硅探测器芯片，其特征在于，所述透明电极顶部除所述第一电极处均为钝化层，所述钝化层为二氧化硅钝化层或者氮化硅钝化层。5.根据权利要求1所述的碳化硅探测器芯片，其特征在于，所述碳化硅衬底...

【专利技术属性】
技术研发人员：王聪聪，史欣，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：新型
国别省市：