CVD金刚石薄膜探测器制作工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种ＣＶＤ金刚石薄膜探测器制作工艺，包括以下步骤：１．配件制备及清洗：加工金属壳体、螺丝、聚四氟乙烯配件，取ＣＶＤ金刚石薄膜，分别清洗，干燥备用；２．预镀金层：对ＣＶＤ金刚石薄膜两面与金属壳体接触的部位分别蒸镀金层；３．探测器封装：将金刚石薄膜、聚四氟乙烯配件、金属壳体组装成探测器，在ＣＶＤ金刚石薄膜与金属壳体、聚四氟乙烯配件的空隙填充绝缘胶，用螺丝固定；４．探测器两面整体镀金：将封装好的探测器两面整体蒸镀金层并干燥。本发明专利技术解决了现有的制作工艺导致的探测器电极接触不牢固、性能不稳定、漏电流性能差的技术问题。本发明专利技术具有可保证金刚石薄膜与金属电极之间良好接触、能获得低漏电流等的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种CVD金刚石薄膜探测器制作工艺。
技术介绍
现有CVD (化学气相沉积)金刚石薄膜探测器采用先在CVD金刚石薄膜表面镀金再进行探 测器封装的工艺。该工艺导致以下技术问题1、 CVD金刚石薄膜上的镀金层与金属壳体之间仅以压力接触，所制作的探测器电极接触 不牢固。2、 探测器性能不稳定，不利于探测器的使用。3、 探测器漏电流性能差，不利于使用时获得较高的信噪比。4、 CVD金刚石薄膜与金属电极之间的欧姆接触不好，进而影响探测器在辐射探测领域中 的应用。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种CVD金刚石薄膜探测器制作工艺，其解决了现有CVD金刚石薄膜探 测器制作工艺导致的探测器电极接触不牢固、性能不稳定、漏电流性能差、欧姆接触性能不 好的技术问题。本专利技术的技术解决方案为一种CVD金刚石薄膜探测器制作工艺，包括以下步骤 1]配件制备及清洗加工金属壳体、螺丝、聚四氟乙烯配件，取CVD金刚石薄膜，分别清洗，干燥备用；清 洗金属壳体和螺丝之前先电镀金层； 2]预镀金层对CVD金刚石薄膜两面与金属壳体接触的部位分别蒸镀金层； 3]探测器封装将CVD金刚石薄膜、聚四氟乙烯配件、金属壳体组装成探测器，在CVD金刚石薄膜与金属 壳体、聚四氟乙烯配件的空隙填充绝缘胶，用螺丝固定； 4]探测器两面整体镀金将封装好的CVD金刚石薄膜探测器两面整体蒸镀金层并干燥。它还包括探测器电接触老化步骤整体蒸镀金层并干燥后的CVD金刚石薄膜探测器在100 1000V偏压范围内，每隔50 IOOV，加电压保持1 2小时。以上所述对CVD金刚石薄膜两面上可与金属壳体接触部位分别蒸镀金层的具体步骤如下将CVD金刚石薄膜置于真空度为O. 5 1 X 10—3Pa、衬底温度为160 24(TC的真空蒸镀装 置内，对清洗干净的CVD金刚石薄膜两面上可与金属壳体接触的环形部位分别蒸镀金层，金 层厚度为100 200nm。以上所述将封装好的探测器两面整体蒸镀金层的具体步骤如下将封装好的探测器再次置于真空度为O. 5 1 X 10—3Pa，温度为160 24(TC的真空蒸镀装 置内，对探测器两面整体蒸镀金层，金层厚度10 50nm。 本专利技术的技术效果为1 、可保证CVD金刚石薄膜与金属电极之间良好接触。在探测器封装时，在金属壳体、聚四氟乙烯配件与CVD金刚石薄膜接触的空隙填充绝缘 胶，使得CVD金刚石薄膜与金属电极接触更牢固。增加预蒸镀金层的步骤， 一方面使得金属 壳体与CVD金刚石薄膜之间的压力接触面上有导电的金层，另一方面使得再次蒸镀金时接触 面附近金层与金层之间具有更大的附着力，禾IJ于CVD金刚石薄膜材料与金属电极之间的良好 接触。在对探测器两面进行整体镀金时，壳体部位是将金层蒸镀在壳体电镀好的金层上，金 与金之间的附着力较大，对形成金属电极与CVD金刚石薄膜之间的欧姆接触是有利的。2、 能获得低漏电流。对金属壳体、聚四氟乙烯配件的仔细清洗及对CVD金刚石薄膜的干净清洗可防止过多污 染物的引入，决定了在CVD金刚石薄膜与金属电极之间能否获得好的欧姆接触、探测器能否 获得低漏电流、探测器性能是否稳定。3、 不影响探测器的正常使用。本专利技术对探测器两面整体蒸镀金层时合适控制金层厚度，不会由于金层太厚使得探测器 在对低能量射线及带电粒子进行探测时表面电极引起较强损失，也不会使金层太薄以致影响 金属与CVD金刚石薄膜之间的良好接触，从而使得探测器的正常使用不受影响。4、 CVD金刚石薄膜材料与金属电极之间可获得较好的欧姆接触。探测器封装过程中的填绝缘胶、预蒸镀金层及探测器的电接触老化步骤均有利于探测器 在CVD金刚石薄膜与金属电极之间获得好的欧姆接触。5、 金属壳体电镀金层可以使得制成的探测器电极防氧化能力更强、更美观。6、 本专利技术只在CVD金刚石薄膜两面上可与金属壳体接触的环形部位蒸镀金，且金层的厚 度比整体蒸镀金层厚2 20倍，降低成本同时保证了良好的接触。7、 性能稳定。本专利技术将探测器置于红外烘箱内干燥，之后自然冷却，使得探测器内的绝缘胶完全干透 ，保证了探测器性能稳定、持久耐用、漏电流小。 附图说明图1是本专利技术CVD金刚石薄膜探测器的剖面视图2是图1的俯视图3是图1中A部分的放大图4是未采用预蒸镀金层的探测器的暗电流-电压曲线示意图； 图5是采用本专利技术制作的探测器的暗电流-电压曲线示意图中标号如下l-CVD金刚石薄膜，2-金属壳体，3-聚四氟乙烯压圈、4-聚四氟乙烯底 座，5-聚四氟乙烯环形套，6-螺丝，7-绝缘胶，8-镀金层。 具体实施例方式l]、金属壳体2、聚四氟乙烯配件、螺丝6的制备及清洗加工铜质金属壳体2、螺丝6、聚四氟乙烯配件(包括聚四氟乙烯压圈、3聚四氟乙烯底 座4和聚四氟乙烯环形套5)等，将加工好的金属壳体2及螺丝6进行化学抛光、电镀金层；将 完成电镀的金属壳体2与螺丝6置于沸腾的去离子水中加热3 5分钟，多次重复本步骤；将清 洗好的金属壳体2与螺丝6置于红外烘箱内干燥2 3小时备用；聚四氟乙烯配件依次用丙酮和 乙醇超声清洗，用去离子水多次冲洗，置于红外烘箱内干燥2 3小时备用。2]、 CVD金刚石薄膜清洗(丙酮清洗，乙醇清洗，去离子水清洗，脱水)取CVD金刚石薄膜1，依次用丙酮和乙醇超声清洗，用去离子水多次冲洗并超声清洗。将 清洗干净的CVD金刚石薄膜置于红外烘箱内干燥2 3小时备用。CVD金刚石薄膜能否清洗干净决定了在CVD金刚石薄膜与金属电极之间能否获得好的欧姆 接触、探测器能否获得低漏电流、探测器性能是否稳定。3]、预蒸镀金层将清洗干净的CVD金刚石薄膜置1于真空蒸镀装置内，系统内真空度约O. 5 1 X 10—3Pa、 温度约160 24(TC，使用掩膜对清洗干净的CVD金刚石薄膜两面上可与金属壳体接触的部位 附近分别蒸镀金层，金层厚度约100 200nm，蒸镀时应保证CVD金刚石薄膜1材料边缘免于镀金，以免导致制成的探测器可能发生两级之间放电、漏电流偏大等现象。此步骤对保证CVD金刚石薄膜1与金属电极之间的良好接触有很大贡献。 一方面，使得金属壳体与材料之间的压力接触面上有金层，另一方面使得再次蒸镀金时接触面附近金层与金层之间具有更大的附着力。 4]、探测器封装将预蒸镀过金层的CVD金刚石薄膜、清洗干净的聚四氟乙烯配件、电镀金层并清洗干净 的金属壳体2和螺丝6按图1和图2的结构示意图封装探测器。首先将金属壳体与聚四氟乙烯底 座配合起来，在金属壳体2与聚四氟乙烯底座4与CVD金刚石薄膜1即将形成的缝隙处填充绝缘 胶7 (如绝缘硅胶)，将CVD金刚石薄膜小心地放在填好胶的配合体(金属壳体与聚四氟乙烯 底座组成)上。然后再次将与CVD金刚石薄膜1另一面接触的金属壳体2与聚四氟乙烯压圈3配 合，在接触缝隙处填充绝缘胶7后将其慢慢放置在CVD金刚石薄膜1的另一面上。用螺丝6固定 探测器。最后在探测器侧面套上聚四氟乙烯环形套5，防止在使用时两极间短路。5]、探测器两面整体镀金将封装好的探测器再次置于真空蒸镀装置内，装置内的真空度约0.5 1X10—3Pa、温度 约160 24(TC，对探测器两面整体蒸镀金层8，金层厚度10 50nm。此步骤蒸镀金层8不宜过 厚或过薄。金层太厚则探测器表面电极在对低能量射线及带电粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＣＶＤ金刚石薄膜探测器制作工艺，其特征在于：包括以下步骤：　１］配件制备及清洗　加工金属壳体、螺丝、聚四氟乙烯配件，取ＣＶＤ金刚石薄膜，分别清洗，干燥备用；　２］预镀金层：　对ＣＶＤ金刚石薄膜两面与金属壳体接触的部位分别 蒸镀金层；　３］探测器封装：　将ＣＶＤ金刚石薄膜、聚四氟乙烯配件、金属壳体组装成探测器，在ＣＶＤ金刚石薄膜与金属壳体、聚四氟乙烯配件的空隙填充绝缘胶，用螺丝固定；　４］探测器两面整体镀金：　将封装好的ＣＶＤ金刚石薄膜探测器两 面整体蒸镀金层并干燥。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳晓平，刘林月，王兰，雷岚，潘洪波，宋献才，张莉，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]