[发明专利]一种三维非均匀化学刻蚀球型电极硅探测器

说明书

本发明公开了一种三维非均匀化学刻蚀球型电极硅探测器，包括基体B、A1层和A2层，所述A1层和A2层分别设置于基体B的上表面和下表面，所述A1层的边缘覆盖有O1层，所述A2层的边缘覆盖有02层，所述A1层和A2层之间设置有基体B，所述基体B的顶部设有不同半径但宽度相同的圆环柱F1‑F3，所述基体B顶部的中央悬浮有中央收集阳极FO，所述基体B的底部设有外围电极C1‑C9，且通过D连接在一起。本发明三维非均匀化学刻蚀球型电极硅探测器以其均匀的电势电场分布，没有死区，电荷收集率高等优点，可应用在光子物理实验以及较低辐照强度的科研领域。通过对三维非均匀化学刻蚀球型电极硅探测器的研究，可以使三维理想球型电极硅探测器的设想得以实现。

技术领域

本发明涉及探测器技术领域，尤其涉及一种三维非均匀化学刻蚀球型电极硅探测器。

背景技术

当代探测器的应用领域十分广泛，如核医学、工业、国防、X成像、航天航空、安全测试、高能物理、天体物理、军事和其他领域等。探测器的应用领域对器件的要求是极高的。其中，硅探测器具有体积小、灵敏度的高及响应速率快、抗辐照能力强且易于集成的特点，符合探测器领域对器件的严格要求，其优势是不可替代的。

硅探测器的工作原理：其设计是基于PN结构，所以硅探测器是工作在反向偏压下的。无论是辐射环境下的高能粒子还是无辐射时的光子穿透或入射，当外部粒子入射到探测器内部时，在外加偏压下，都会激发空穴电子对作为载流子，电子漂移到收集正极，同时空穴被负极收集。最后，粒子信息的电信号通过外部电路输出。

由于三维硅探测器性能独特的优势，被Parker等人首次提出以后，便引起了世界各国的科研工作者相继研究与开发。2009年，三维沟槽硅电极探测器的概念，首次被美国Brookhaven国家实验室(BNL)提出。

但是，现有的三维沟槽硅探测器虽然有较小的耗尽电压、功耗，但受于制作工艺技术等各方面的限制，刻蚀区域没法触及基体每个角落。

发明内容

1.要解决的技术问题

本发明的目的是使在无辐照的条件下，全耗尽电压和能耗等物理量都小于等尺度的传统三维沟槽探测器的理想球型电极硅探测器的模拟，通过化学刻蚀的工艺得以实现。从而，解决现有技术中三维沟槽硅探测器虽然具有较小的耗尽电压、功耗，但受于制作工艺技术等各方面的限制，刻蚀区域没法触及基体每个角落的问题，而提出的一种三维非均匀化学刻蚀球型电极硅探测器。

2.技术方案

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种三维非均匀化学刻蚀球型电极硅探测器，包括基体B、A1层和A2层，所述A1层和A2层分别设置于基体B的上表面和下表面，所述A1层的边缘覆盖有O1层，所述A2层的边缘覆盖有02层，所述A1层和A2层之间设置有基体B，所述基体B的顶部设有不同半径但宽度相同的圆环柱F1-F3，所述基体B顶部的中央悬浮有中央收集阳极FO，所述基体B的底部设有外围电极C1-C9，且通过D连接在一起，形成球型阴极。

优选地，所述A1层和A2层均为铝层，且厚度为1μm。。

优选地，所述O1层和O2层均为氧化层二氧化硅，且厚度为0.5μm。

优选地，所述基体B的材质为超纯高阻硅。

优选地，所述基体B为N型轻掺杂，掺杂浓度为1×10¹²cm^-3。

优选地，所述圆环柱F1-F3的厚度均为1μm，所述F1-F3圆环柱的掺杂类型为P型重掺杂，掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3。

优选地，所述中央收集阳极FO的厚度为1μm，掺杂类型为N型重掺杂，掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3。