[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

摘要

本发明公开了一种4H-SiC基半导体中子探测器用的6LiF/BC4复合中子转换膜制备方法，采用射频磁控溅射技术，主要包含镀前处理、偏压反溅射清洗、预溅射清洗以及沉积6LiF/BC4复合转换膜等步骤。镀前处理为采用丙酮、乙醇超声波清洗；反溅射和预溅射清洗去除4H-SiC基体及靶材杂质。采用本发明获得的6LiF/BC4转换膜层耐辐照损伤、耐高温、厚度能精确可控、与4H-SiC基体结合性能优良和制备工艺重复性强，易实现产业推广。本发明制备的6LiF/BC4复合转换膜层与半导体4H-SiC器件合成的中子探测器实测效果具有噪音小、探测中子效率高、以及高γ抑制性等优点。

主权项

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。