[实用新型]基于一种控制表面电场的硅漂移探测器

说明书

本实用新型公开了一种基于一种控制表面电场的硅漂移探测器，包括依次连接的前表面电极、圆柱形n型硅主体和后表面电极；前表面电极包括内部依次嵌套有封闭阴极圆形起点环、内封闭阴极保护环和n+型圆形阳极的第一p+型圆形螺旋阴极环；第一p+型圆形螺旋阴极环最后一环外依次套接有第一封闭阴极圆形终点环和第一外封闭阴极保护环；封闭阴极圆形起点环、内封闭阴极保护环、第一封闭阴极圆形终点环、第一外封闭阴极保护环和第一p+型圆形螺旋阴极环每环的宽度相等；后表面电极包括内嵌与其第一环相接的圆形阴极的第二p+型圆形螺旋阴极环，第二p+型圆形螺旋阴极环最后一环外依次套接有第二封闭阴极圆形终点环和第二外封闭阴极保护环。

技术领域

本实用新型属于脉冲星X射线探测及建立导航系统大数据库技术领域，特别是涉及一种基于控制表面电场和氧化硅/硅介面面积而达到最佳漂移电场和最小表面电流的大面积圆柱形螺旋等间隙双面硅漂移探测器。

背景技术

从上世纪六十年代起，半导体探测器问世并应用于核射线探测，到目前为止已发展了几代，性能不断提高，常用的半导体探测器包括：金硅面垒探测器，锂漂移探测器Si(Li)，Si-PIN光电二极管探测器，硅漂移探测器(SDD)。硅漂移探测器(SDD)的工作原理是，以N型高电阻硅片为基片制作，在N型硅片(基片)的入射面和背面分别注入P+型离子层，形成P-N结，当施加反向偏置电压时，形成全耗尽型半导体区域，这时入射X射线产生可被探测的空穴和电子对的本征区，X射线产生的多子(电子)经过漂移电势谷到达阳极，从而探知X射线。

硅漂移探测器(SDD)是X射线荧光光谱仪中的核心部分，其性能的好坏直接影响系统的工作效率，良好的探测器具备良好的能量分辨率和高计数特性。漏电流是硅漂移探测器的噪声的主要来源，它直接影响能量分辨率好坏和灵敏度高低；硅漂移探测器的阴极环距离越来越宽之后，会形成较大死区，使相邻两环之间电子漂移通道断掉，从而电子不能漂移到阳极而被收集，SDD探测器因此不能再正常工作，以致于SDD探测器死灭。

本实用新型的基于一种控制表面电场的硅漂移探测器，对探索超纯高阻硅材料硅漂移探测器(Silicon Drift Detector,SDD)载流子漂移行为规律、重掺杂电极生长规律、大型SDD探测器阵列物理结构承载机理、电子学读出系统中光电磁热传输和耦合机理、复杂太空辐射环境的背景噪音特性及探测器地面试验验证平台构建原理等具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于一种控制表面电场的硅漂移探测器，该SDD具备最佳漂移电场和最小表面电流，克服了现有SDD的漏电流及死区过大、漂移电场不佳，甚至漂移电场不通对SDD分辨率和灵敏度的影响。

本实用新型所采用的技术方案是，基于一种控制表面电场的硅漂移探测器，包括前表面电极，前表面电极与圆柱形n型硅主体的一个底面相接；圆柱形n型硅主体的另一个底面与后表面电极相接；

所述前表面电极包括第一p+型圆形螺旋阴极环，第一p+型圆形螺旋阴极环内嵌套有圆形阳极；

所述后表面电极包括第二p+型圆形螺旋阴极环，第二p+型圆形螺旋阴极环内嵌有与其第一环相接的圆形阴极。

进一步的，所述第一p+型圆形螺旋阴极环与圆形阳极之间依次嵌套有封闭阴极圆形起点环和内封闭阴极保护环；所述第一p+型圆形螺旋阴极环的最后一环外依次套接有第一封闭阴极圆形终点环和第一外封闭阴极保护环。

进一步的，所述第二p+型圆形螺旋阴极环最后一环外依次套接有第二封闭阴极圆形终点环和第二外封闭阴极保护环；所述第二P+型圆形螺旋阴极环与第一P+型圆形螺旋阴极环的离子注入深度、电阻率、方块电阻、第一环半径、最后一环半径、相邻两环间隙均相等；所述第二P+型圆形螺旋阴极环的螺旋环宽度小于第一P+型圆形螺旋阴极环的螺旋环宽度。