[发明专利]一种中子辐射探测器

说明书

本发明提供一种中子辐射探测器，器件结构包括：导电碳化硅衬底、制备于导电碳化硅衬底上的非掺SiC本征外延层、制备于SiC本征外延层上的肖特基电极、制备于肖特基电极上的BN层以及制备于导电碳化硅衬底下表面的欧姆电极；所述BN层为中子转换层，中子与BN层中的B的同位素¹⁰B发生反应形成Alpha粒子；所述非掺SiC本征外延层为Alpha粒子探测层，Alpha粒子在所述非掺SiC本征外延层中产生电子‑空穴对，在外加偏压下形成信号电流，最终实现中子探测。利用BN为中子转化层，实现中子向Alpha粒子的转换。再利用碳化硅对Alpha粒子的高分辨能力，最终实现中子的有效探测。

技术领域

本发明涉及辐射探测技术领域，特别涉及一种中子辐射探测器。

背景技术

目前，中子辐射探测器在核电站安全监测、核物理实验监测、核医学临床诊断等方面都具有广泛的应用。

但是，目前为了中子探测，中子转化层是探测器中的关键组成部分。常用的可以实现与中子发生反应，将中子转化成Alpha粒子的元素有Li和B。其中LiF层作为中子转化层已经有文献报道。但LiF材料制备过程中存在易龟裂，不易形成完整薄膜的缺点。

发明内容

为了克服已有得技术问题，本发明提供一种BN-SiC中子辐射探测器，通过利用BN为中子转化层，实现中子向Alpha粒子的转换。再利用碳化硅对Alpha粒子的高分辨能力，最终实现中子的有效探测。

一种中子辐射探测器，器件结构包括：导电碳化硅衬底、制备于导电碳化硅衬底上的非掺SiC本征外延层、制备于SiC本征外延层上的肖特基电极、制备于肖特基电极上的BN层以及制备于导电碳化硅衬底下表面的欧姆电极；所述BN层为中子转换层，中子与BN层中B的同位素¹⁰B发生反应形成Alpha粒子；所述非掺SiC本征外延层为Alpha粒子探测层，Alpha粒子在所述非掺SiC本征外延层中产生电子-空穴对，在外加偏压下形成信号电流，实现中子探测。

优选地，所述非掺SiC本征外延层的掺杂浓度小于9×10¹⁵cm^-3，厚度为10-100μm。

优选地，所述BN层为的厚度在0.1-100μm。

优选地，所述肖特基电极可以是Ni或Ni-Au。

优选地，所述欧姆电极可以是Ti、Ti-Au或Ti-Al-Ti-Au。

本发明提供了一种中子辐射探测器的制备方法，包括下述步骤：

S1：提供一导电碳化硅衬底；

S2：在所述导电碳化硅衬底上通过CVD法制备非掺SiC本征外延层；

S3：在所述导电碳化硅衬底下表面利用电子束蒸发技术制备欧姆电极；

S4：在所述非掺SiC本征外延层上表面利用电子束蒸发技术制备肖特基电极；

S5：在所述肖特基电极上制备BN层。

优选地，通过湿法/干法转移或者外延生长法实现BN层的制备。

本发明能取得以下技术效果：

通过利用BN为中子转化层，实现中子向Alpha粒子的转换。再利用碳化硅对Alpha粒子的高分辨能力，最终实现中子的有效探测。

附图说明

图1为本发明一种中子辐射探测器的结构示意图。

图2为本发明一种中子辐射探测器的探测原理图。

其中附图标记为：