[发明专利]一种X射线探测器及其制造方法

说明书

本发明公开了一种X射线探测器及其制造方法，所述X射线探测器包括基片、制备于基片之上的底电极、覆盖在底电极和基片之上的绝缘层、设置于绝缘层之上的宽带隙半导体薄膜有源层和形成于宽带隙半导体薄膜有源层上或者形成于所述绝缘层与所述宽带隙半导体薄膜有源层之间的收集电极，收集电极具体包括分立设置的第一电极和第二电极；X射线探测器工作时，在第一电极和第二电极上施加工作电压，宽带隙半导体薄膜有源层根据来自辐射源的X射线辐射能产生光生载流子；关闭辐射源后对底电极施加脉冲偏压，通过绝缘层耗尽光生载流子，以控制X射线探测器在辐照后的恢复时间。

技术领域

本发明涉及X射线探测技术领域，尤其涉及一种X射线探测器及其制造方法。

背景技术

X射线探测技术在医学、工业、安检、核安全、空间通信等方面有着广泛而重要的应用。常用的X射线探测器主要包括直接转换型(Direct DR)和间接转换型(Indirect DR)两类。

其中，直接转换型X射线探测器多是利用含重原子序数半导体材料如CdZnTe、PbI₂、非晶Se等吸收入射X射线能量，激发电子-空穴对获得光电流，从而获得与X射线相关的信号。然而目前直接转换型X射线探测器的半导体材料带隙较窄，在工作温区、信噪比、耐辐照强度等方面面临挑战。

宽带隙半导体材料因具有较宽的带隙、较低的噪声电流、较强的耐辐照特性，近年来逐渐受到辐照探测领域的广泛关注，已有文献报道使用金刚石(J.Appl.Phys.87(2000)3360)、GaN(J.Appl.Phys.105(2009)114512)、β相单晶氧化镓(Appl.Phys.Lett.112(2018)103502)、非晶氧化镓(ACS Photonics 6(2019)351)等材料制作X射线探测器。然而这些材料中因为存在有大量的深能级缺陷，辐照后电流需要很长时间(几十秒以上)才能恢复至初始状态，极大地影响探测器成像阵列的扫描速度。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种X射线探测器及其制造方法。

有鉴于此，在第一方面，本发明实施例提供了一种X射线探测器，包括：

基片；

底电极，制备于所述基片之上；

绝缘层，覆盖在所述底电极和所述基片之上；

宽带隙半导体薄膜有源层，设置于所述绝缘层之上；

收集电极，包括形成于所述宽带隙半导体薄膜有源层上或者形成于所述绝缘层与所述宽带隙半导体薄膜有源层之间，且分立设置的第一电极和第二电极；

所述X射线探测器工作时，在所述第一电极和第二电极上施加工作电压，所述宽带隙半导体薄膜有源层根据来自辐射源的X射线辐射能产生光生载流子；关闭辐射源后对所述底电极施加脉冲偏压，通过所述绝缘层耗尽所述光生载流子，以控制所述X射线探测器在辐照后的恢复时间。

优选的，所述基片为刚性基片、柔性有机基片和柔性有机薄膜中的一种；

其中，所述刚性基片包括：Si、蓝宝石、石英玻璃中的任一种；

所述柔性有机基片包括：聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯或有机玻璃中的任一种；

所述柔性有机薄膜包括：聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜或有机玻璃薄膜中的任一种。

优选的，所述基片的厚度为0.01～1毫米。

优选的，所述底电极和所述收集电极的电极材料分别包括：氧化铟锡ITO、Ti/Au、Al、镓锌氧、铝锌氧、氟锡氧、Cr、碳纳米管、石墨烯、银、导电银胶、纳米银透明导电薄膜、铜或钼中的一种或多种。