[发明专利]一种光电子注入型X射线探测器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种光电子注入型X射线探测器件，包括衬底、栅电极、栅绝缘层、沟道半导体层、源电极、漏电极、源电极隔离层、漏电极隔离层、X射线光电导层、上电极及保护层，所述上电极与X射线光电导层的接触为欧姆接触或肖特基接触。本发明还公开了该光电子注入型X射线探测器的制备方法。本发明的光电子注入型X射线探测器件通过采用纵向堆叠的器件结构设计，采用高迁移率沟道半导体材料和高灵敏度X射线光电导材料，能够实现高灵敏度快速X射线探测，该器件同时具有传感器、放大器和开关的功能，将其应用于X射线探测和成像中能够有效提高平板X探测器的响应速度和灵敏性，实现快速高分辨率X射线成像。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及一种光电子注入型X射线探测器件及其制备方法

背景技术

自从X射线被发现以来，X射线成像被广泛运用到工业检测、安全检查和医学影像等众多领域。实时X射线成像系统能够帮助人们获得被观察物体的动态信息，成为X射线成像技术发展的重要方向。X射线探测器是X射线成像系统的重要组成部分，其灵敏度和响应能力直接决定着成像的质量和速度。

目前市场上的X射线探测器由于器件结构和材料性质的原因，极少数具有动态X射线成像功能。要实现动态X射线成像，就需要设计新型的器件结构，结合高迁移率的半导体材料和对X射线高灵敏度的光电导材料的优点，使得器件不仅具有对X射线的高灵敏度，也具备快速响应的能力。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的第一目的在于：提供一种光电子注入型X射线探测器件，该X射线探测器件同时具有传感器、放大器和开关的功能，将其应用于X射线探测和成像中能够有效提高平板X探测器的响应速度和灵敏性，实现快速高分辨率X射线成像。

为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种光电子注入型X射线探测器件，包括：

衬底；

栅电极，其形成在所述衬底上；

栅绝缘层，形成在栅电极上；

沟道半导体层，形成在栅绝缘层上

源电极和漏电极，其分别形成在所述栅绝缘层和沟道半导体层上；

源电极隔离层和漏电极隔离层，其分别形成在所述源电极和漏电极层上；

X射线光电导层，形成并覆盖在沟道半导体层、源电极隔离层及漏电极隔离层上；

上电极，其形成在所述X射线光电导层上，且与X射线光电导层的接触为欧姆接触或肖特基接触；

保护层，其形成在所述上电极层上。

本发明实施例的光电子注入型X射线探测器件，通过在X射线光电导层上形成一层上电极，使用时，在上电极上施加偏压，从而在X射线光电导层中形成电场。该电场的存在使得器件受X射线照射时所产生的电子-空穴对迅速分离，并且其中一种载流子被电场注入到沟道半导体层中，使得沟道半导体层中的载流子浓度增大，有效增大光电流，并提高了光电子注入型X射线探测器件的光电特性，从而提高了本发明所述光电子注入型X射线探测器件的灵敏度。特别是，沟道半导体层采用高迁移率的半导体材料制备，更使器件的响应速度得到有效增大。

进一步地，所述栅绝缘层覆盖所述栅电极和衬底。

进一步地，所述沟道半导体层的宽度大于栅电极的宽度且小于栅绝缘层的宽度。

进一步地，所述源电极及漏电极部分覆盖所述沟道半导体层且与所述栅电极具有一交叠区。通过漏电极、源电极与栅电极形成一交叠区，使得沟道半导体层中的电场分布更佳。

进一步地，所述源电极隔离层和漏电极隔离层分别完全覆盖源电极和漏电极。

进一步地，所述上电极覆盖整个X射线光电导层。