[发明专利]一种氧化镓X射线探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化镓X射线探测器及其制备方法，属于半导体器件制造领域。本发明要解决以硅、锗、CdTe和CdZnTe等半导体作为x射线探测器，由于材料带隙较小，对环境温度敏感、抗辐射特性弱，限制了在太空领域的应用的技术问题。本发明探测器以氧化镓单晶为基体，所述氧化镓单晶的上表面设置有接触电极和Pt/Au工作电极，下表面设置有ITO/Ti/Au工作电极，Pt/Au工作电极的顶部和ITO/Pt/Au工作电极的底部与外接电路通过连接引线连接；通过沉积制备。本发明的氧化镓x射线探测器可在室温工作，也可耐受高压，并在严苛环境下工作。

技术领域

本发明属于半导体器件制造领域；具体涉及一种氧化镓X射线探测器及其制备方法。

背景技术

X射线探测器主要应用于外太空、核电站等苛刻环境中，探测器需要高灵敏度、小型化、抗辐射能力强等特性。传统气体探测器是通过气体离化产生探测信号所需能量约为30eV，对弱信号的检测灵敏度低。气体探测器密度小，体积大，不利于器件的小型化，也不利于集成为大规模阵列器件，并且不能室温工作，无法满足日益增长的应用需求。半导体x射线探测器由于带隙能量小于10eV，因此产生电子空穴对的辐射能量也小于10eV，相对气体探测器而言对弱信号检测灵敏度高，半导体单晶材料厚度在几个毫米范围内，在器件小型化方面具有优势；半导体探测器还可制成探测阵列。

发展较早的硅、锗、CdTe和CdZnTe等半导体作为x射线探测器，由于材料带隙较小，对环境温度敏感、抗辐射特性弱，限制了在太空领域的应用。

发明内容

本发明要解决以硅、锗作为x射线探测器，由于材料带隙较小，对环境温度敏感、抗辐射特性弱，限制了在太空领域的应用的技术问题；而提供了一种氧化镓X射线探测器及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的一种氧化镓X射线探测器以氧化镓单晶为基体，所述氧化镓单晶的上表面设置有接触电极和Pt/Au工作电极，下表面设置有ITO/Ti/Au工作电极，Pt/Au工作电极的顶部和ITO/Ti/Au工作电极的底部与外接电路通过连接引线连接，接触电极接地；

所述接触电极和Pt/Au工作电极的横截面呈“回”字形，且Pt/Au工作电极设置在接触电极内，从下至上，接触电极和Pt/Au工作电极是由沉积在氧化镓单晶上表面的铂层和金层构成；

从上至下，ITO/Ti/Au工作电极是由依次沉积在氧化镓单晶的下表面的ITO薄膜、钛层和金层构成。

进一步地限定，所述氧化镓单晶体基体横截面为边长为2-5mm的正方形，氧化镓单晶的厚度为300～1000μm。

进一步地限定，所述Pt/Au工作电极中铂层的厚度为20～100nm，金层的厚度为200～500nm。

进一步地限定，所述ITO/Ti/Au工作电极中ITO薄膜的厚度为10～100nm，钛层的厚度为20～100nm，金层的厚度为200～500nm。

本发明中上述氧化镓X射线探测器的制备方法是按下述步骤进行的：

步骤一、在氧气气氛下，将氧化镓单晶退火，依次在丙酮、乙醇中超声处理后用去离子水冲洗，用氮气吹干；

步骤二、然后在氧化镓单晶的一侧依次沉积ITO薄膜(氧化铟锡导电薄膜)，再在真空状态下退火；

步骤三、然后在氧化镓单晶上，与ITO薄膜相对的一侧用掩膜版覆盖，再依次沉积铂层和金层，形成接触电极和Pt/Au工作电极；

步骤四、然后在ITO薄膜之上沉积钛层和金层，形成ITO/Ti/Au工作电极；

步骤五、然后在氮气保护下退火；

步骤六、将接触电极接地，将Pt/Au工作电极和ITO/Ti/Au工作电极与外接电路通过连接引线连接，即获得氧化镓X射线探测器。