[发明专利]一种（B、Ga）共掺ZnO/ZnCdO/GaN结型结构的中子探测器的制备方法

摘要

本发明涉及一种（B、Ga）共掺ZnO/ZnCdO/GaN结型结构的中子探测器的制备方法，属于辐射探测器器件制造工艺技术领域。本发明是在p型GaN衬底上采用射频磁控溅射法制备一层n型ZnCdO薄膜，再在其上制备表面均匀，结晶质量和闪烁性能良好的B、Ga共掺杂ZnO闪烁体薄膜，从而为实现一种B、Ga共掺ZnO闪烁体薄膜/GaN异质结结构的中子探测器提供了方法。本发明是一种B、Ga共掺ZnO闪烁体薄膜/ZnCdO薄膜/GaN异质结结构的中子探测器。其特点在于，采用B、Ga共掺杂ZnO闪烁体薄膜作为中子转化层将中子转化成α粒子，α粒子进一步激发B、Ga共掺杂ZnO闪烁体薄膜产生紫外线，再利用ZnCdO薄膜层吸收紫外线，进行光电转换，从而实现中子探测。

主权项

一种（B、Ga）共掺ZnO/ZnCdO/GaN结型结构的中子探测器的制备方法，其特征在于具有以下的工艺过程和步骤：（a）GaN衬底的清洗：在沉积之前，将衬底用去离子水、丙酮和乙醇分别超声清洗10～20分钟，洗去表面的杂质与有机物，用高纯N2气吹干后放入磁控溅射反应腔体内；（b）ZnCdO薄膜层的制备：采用Cd掺杂量1‑10wt%的ZnO陶瓷靶通过射频磁控溅射的方法在p型GaN衬底上沉积ZnCdO薄膜，溅射气氛为氩气，将衬底加热到100~500℃，溅射气压1~6mTorr；溅射功率50~300W，预溅射5‑15分钟（min）后，打开挡板正式溅射30~200min后，薄膜厚度0.2~1mm；（c）B、Ga共掺ZnO/ZnCdO/GaN异质结结构中子探测器的制备：在ZnCdO薄膜层上采用磁控溅射法制备B、Ga共掺ZnO闪烁体薄膜，采用B掺杂量1%~30wt%、Ga掺杂量1%~10wt%的ZnO陶瓷靶为靶材，溅射气氛为氩气，将衬底加热到100~500℃，溅射气压1~20mTorr；溅射功率50~300W，预溅射1‑15min后，打开挡板正式溅射30~200min后，薄膜厚度0.1~2mm；（d）电极制备：利用掩模版分别在上述GaN衬底以及B、Ga共掺ZnO薄膜上表面采用蒸镀、或电子束蒸发或溅射方法制备50‑500nm厚的Ti/Al复合金属电极，然后在真空中100‑800°C退火1‑30分钟以形成良好的欧姆接触。