[发明专利]4H-SiC基中子探测器用6LiF/ BC4复合中子转换薄膜制备工艺方法

权利要求书

1.一种4H-SiC基半导体中子探测器用的⁶LiF/ BC₄复合转换膜制备方法，其特征在于主要包含以下步骤：

a、将作为衬底材料的单晶4H-SiC基体分别浸没于丙酮、无水乙醇中进行超声波清洗，充分清洗后取出干燥待用；

 b、将步骤a清洗后的单晶4H-SiC基体和作为磁控靶的⁶LiF靶材 和BC₄靶材分别置入反应磁控溅射镀膜真空炉内，采用偏压反溅射清洗去除单晶4H-SiC基体表面杂质，采用预溅射清洗去除⁶LiF靶材 和BC₄靶材表面的杂质，偏压反溅射清洗和预溅射清洗起辉气体均为氩气，所述氩气的流量为150~200 Sccm，偏压反溅射清洗和预溅射清洗操作真空度为绝对压强1.0~3.0 Pa；

c、在反应磁控溅射镀膜真空炉内，以步骤b预溅射清洗处理后的⁶LiF靶材作为磁控靶，在步骤b偏压反溅射清洗处理后的单晶4H-SiC基体上采用磁控溅射沉积⁶LiF涂层，磁控溅射沉积⁶LiF涂层起辉气体为氩气，氩气流量为150~250 Sccm，磁控溅射沉积操作真空度为绝对压强0.40~0.50 Pa； 

d、单晶4H-SiC基体磁控溅射沉积⁶LiF涂层至设计厚度，关闭磁控⁶LiF靶；保持原有真空条件下，在步骤c得到的⁶LiF涂层上沉积BC₄涂层，所用靶材为磁控BC₄靶，磁控溅射沉积BC₄涂层起辉气体为氩气，氩气流量为150~250 Sccm，磁控溅射沉积操作真空度为绝对压强0.40~0.50 Pa；

e、磁控溅射沉积BC₄涂层至设计厚度，关闭磁控BC₄靶，关闭起辉气体氩气，使反应磁控溅射镀膜真空炉内的真空度调整至不低于10^-3Pa自然冷却后出炉，即得到4H-SiC基中子探测器用⁶LiF /BC₄复合转换薄膜。

2.根据权利要求1所述的4H-SiC基半导体中子探测器用的⁶LiF /BC₄复合转换膜制备方法，其特征在于：通过将反应磁控溅射镀膜真空炉抽真空至不低于10^-3Pa，保证通入起辉气体氩气后使溅射清洗、溅射沉积维持在操作真空度范围。

3.根据权利要求1所述的4H-SiC基半导体中子探测器用的⁶LiF /BC₄复合转换膜制备方法，其特征在于：作为衬底材料的单晶4H-SiC基体依次浸没于丙酮、无水乙醇中进行超声波清洗。

4.根据权利要求3所述的4H-SiC基半导体中子探测器用的⁶LiF /BC₄复合转换膜制备方法，其特征在于：单晶4H-SiC基体分别浸没于丙酮、无水乙醇中超声波清洗各不少于15分钟。

5.根据权利要求1所述的4H-SiC基半导体中子探测器用的⁶LiF /BC₄复合转换膜制备方法，其特征在于：所述磁控⁶LiF靶⁶Li浓集度为90%，磁控BC₄靶中的¹⁰B浓集度不低于96%。

6.根据权利要求1或2或所述的4H-SiC基半导体中子探测器用的⁶LiF /BC₄复合转换膜制备方法，其特征在于：采用偏压反溅射清洗基体与采用预溅射清洗靶材时，保持抽速阀关闭，沉积⁶LiF /BC₄复合涂层时，保持抽速阀开启。

7.根据权利要求1或2所述的4H-SiC基半导体中子探测器用的⁶LiF /BC₄复合转换膜制备方法，其特征在于：所述基体偏压反溅射清洗的功率为80 W ~150 W，偏压为-400 V~-500 V，所述⁶LiF 靶材和BC₄靶材预溅射清洗功率均为80 W~150 W，偏压均为-100 V~-200 V。

8.根据权利要求1或2所述的4H-SiC基半导体中子探测器用的⁶LiF /BC₄复合转换膜制备方法，其特征在于：⁶LiF 靶材和BC₄靶材磁控溅射沉积功率为80 W~150 W，沉积偏压为-50 V~-80 V。