[发明专利]金刚石位置灵敏探测器的束流位置定位方法

说明书

金刚石位置灵敏探测器的束流位置定位方法，本发明属于位置灵敏探测领域，它要解决现有二维位置灵敏探测器的定位方法复杂、电极作用单一，相邻电极间隙大的问题。定位方法：一、采用磁控溅射法在单晶CVD金刚石表面镀上4个圆心角为90°扇形结构的Au电极；二、在无光辐照的条件下，测试偏压大小为U下的暗电流；三、采用复色光或者单色光照射金电极，沿着X轴方向改变光束位置，分别测试得到正向偏压和反向偏压大小为U下不同位置的光电流；四、数据处理，得出横向位置定位公式；五、采用复色光或者单色光照射金电极，沿Y轴方向改变光束位置；六、数据处理，得出纵向位置定位公式。本发明束流位置定位方法简单，电极面积大且电极间空隙小。

技术领域

本发明属于位置灵敏探测领域，主要涉及一种金刚石位置灵敏探测器的束流位置定位方法。

背景技术

位置灵敏探测器是指一种输出的数据信号与粒子束流施加位置呈现一定关系的半导体器件，这类探测器对粒子束流的位置敏感，具有分辨率高、响应速度快、信号处理简单等优点，并且在检测位置的同时还能检测光强或信号强度，因此通常被用于同步辐射X射线束监测、放射性线束监测、带电离子束监测等领域。常见的位置灵敏探测器都是基于横向光电效应的。横向光电效应是指当P-N结或金属-半导体的一面被非均匀辐射时，除了在结的两边产生纵向光电效应外，在平行于结的一面也出现电势差的现象。

金刚石是一种典型的半导体材料，但由于其较难进行N型掺杂，P-N结结构的金刚石位置灵敏探测器较难获得，所以具有金属-金刚石结的探测器结构较为常见，而这种探测器的位置灵敏性能多是基于上述的横向光电效应的，定位方法也是基于横向光电效应推导得到。

发明内容

本发明要解决现有二维位置灵敏探测器的电极结构复杂，电极间隔距离大的问题，而提供基于金属-金刚石结的位置灵敏探测器的束流位置定位方法。

本发明金刚石位置灵敏探测器的束流位置定位方法按下列步骤实现：

一、采用磁控溅射法在单晶CVD金刚石表面镀上4个圆心角为90°扇形结构的Au电极，得到镀有金电极的金刚石，其中4个Au电极形成圆形，4个Au电极之间的间隙为0.2～1mm，4个Au电极的中心作为原点并形成X轴和Y轴，处在X轴正方向和Y轴正方向的Au电极为电极B，沿着逆时针方向依次为电极A、电极C和电极D；

然后将镀有金电极的金刚石固定在焊盘上，四个金电极分别用导线与焊盘上的四个条形电极连接，得到具有四电极的二维平面结构的金刚石位置灵敏探测器；

二、采用半导体特性分析系统，在无光辐照的条件下，将探针连接到电极A和电极B上，测试得到正向偏压和反向偏压大小为U下的暗电流；

三、采用复色光或者单色光照射金电极，沿着X轴方向改变光束位置，分别测试得到正向偏压和反向偏压大小为U下不同位置的光电流；

四、对步骤三得到的光电流数据进行处理：

a、设I_+U为一定位置下正向偏压大小为U下复色光或单色光下的光电流，设I_-U为一定位置下反向偏压大小为U下复色光或单色光下的光电流，X方向上电流差异为ΔI_X＝I_+U+I_-U；

b、根据X方向上光电流数据，作出ΔI_X与X位置的变化关系曲线图，曲线图中ΔI_X与X位置呈现线性关系的距离范围为有效距离范围，线性拟合后求导得出横向位置定位的计算公式为：

五、将探针连接到电极A和电极C上，采用复色光或者单色光照射金电极，沿着Y轴方向改变光束位置，分别测试得到正向偏压和反向偏压大小为U下不同位置的光电流；

六、对步骤五得到的光电流数据进行处理：