[发明专利]一种核探测器碲锌镉晶片表面钝化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种核探测器碲锌镉晶片表面钝化的方法，属于半导体晶体核探测器制造技术领域。

背景知识

碲锌镉（CdZnTe，CZT）晶体具有原子序数高，禁带宽度大，电阻率高一系列优点，是制作室温核辐射探测器的理想材料。探测器存在的主要问题是能量分辨率不高、电荷收集效率较低，尤其是, 器件的表面漏电流引起的噪声是降低探测器工作性能的主要因素之一。电极之间的漏电流通常决定了探测器的暗电流。用CZT晶体制作的探测器在 X 射线 、γ 射线能谱测量以及核物理成像等方面具有广泛的应用前景。目前CZT制作的探测器测程中，必须采用良好的表面钝化方法，才有效地降低表面漏电流减小器件的电学噪音。

发明内容

本发明目的在于提供一种核探测器碲锌镉晶片表面钝化的方法，该方法能降低碲锌镉（CdZnTe，CZT）探测器的表面漏电流，提高CZT探测器的电学性能。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明是一种核探测器碲锌镉晶片表面钝化的方法，该方法采用表面沉积类金刚石薄膜(DLC)对CZT表面物理干法钝化，其具体步骤如下：

a.抛光：首先将切割好的碲锌镉晶片用金刚砂进行粗抛，依次用粒径为1.0、 0.3、 0.1μm的氧化铝抛光液对碲锌镉晶片进行抛光，直至表面平整，然后用去离子水超声清洗表面，再在N₂保护气氛下吹干；

b. 腐蚀：将上述经抛光、清洗处理后的CZT晶片依次放置于第一腐蚀液、第二腐蚀液中，进行表面化学腐蚀，时间分别为1～2分钟；第一腐蚀液为5%Br₂＋甲醇(BM)的混合溶液，第二腐蚀液为2%Br₂＋20%乳酸＋乙二醇(LB)的混合溶液；将完成腐蚀后的碲锌镉晶片在甲醇中清洗，以去除表面残余Br₂以及其他杂质；

c. 制备金电极：将腐蚀后的CZT晶片放在N₂保护气氛下吹干，在晶片表面覆盖一层中间方形的镂空掩膜板，；接着将晶片放入蒸发设备中，真空度为10^-3～10^-4 Pa，在CZT晶片的一个表面蒸发沉积Au层，其蒸发沉积层厚度为100～150nm，然后自然冷却0.5～1小时后取出；再将晶片放入蒸发设备中，重复上述蒸发沉积步骤，在CZT晶片的另一个表面蒸发沉积Au层，其蒸发沉积层厚度为100～150nm；

d. 表面钝化：将步骤c所得的CZT晶体表面进行钝化，采用与上一步骤相反的掩膜板保护Au电极，在真空腔内采用阳极层离子源对步骤c所得的CZT晶体表面沉积DLC薄膜，其具体步骤为：向真空腔内通入Ar 气，真空腔内气压为10^-3～10^－4 Pa，开启阳极层离子源对CZT表面清洗8～10 min；然后通入 C₂H₂气体，保持温度为20～25℃在金电极的CZT晶体表面沉积厚度为5～10nm的 DLC 薄膜，即得到表面钝化的碲锌镉晶片。

同现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

本发明采用DLC薄膜钝化CZT表面进行钝化能够较好的降低表面漏电流，增加CZT晶片表面电阻率，获得更小的漏电流；同时，DLC 薄膜能够抑制CZT组成元素的外扩散，同时碳元素从DLC 薄膜向CZT晶体的扩散非常低；采用线性离子源法制备DLC薄膜时不需要将衬底加热到高温，温度接近室温，对器件本身和表面电极造成的影响较小，能够减少表面漏电流，提高CZT探测器的电学性能。

附图说明

图1 本实施例核探测器材料碲锌镉晶片表面钝化的结构示意图，图中，Au为上下表面电极；CdZnTe为晶片； DLC为CdZnTe晶片表面除电极外的薄膜。

具体实施方式：

现将本发明的具体实施例叙述于后。实施例一

本实施例采用表面沉积类金刚石薄膜(DLC)对CZT表面物理干法钝化，其结构如图1所示，该方法的具体步骤如下：

a. 抛光：首先将切割好的碲锌镉晶片用金刚砂进行粗抛，依次用粒径为1.0、 0.3、 0.1μm的氧化铝抛光液对碲锌镉晶片进行抛光，直至表面平整，然后用去离子水超声清洗表面，再在N₂保护气氛下吹干；