[发明专利]碳材料的新用途、半导体型X射线探测器顶电极及探测器

说明书

本申请涉及X射线探测器技术领域，具体涉及碳材料作为半导体型X射线探测器顶电极的材料的新用途、包含该碳材料的半导体型X射线探测器顶电极及包含该顶电极的半导体型X射线探测器。该碳材料例如是炭黑、石墨、活性炭、多孔碳、石墨烯、碳纳米管、碳60或它们的组合。该顶电极除了包含碳材料，还可包含少量的钼或银等金属材料和/或氧化铟锡等金属氧化物材料。本申请的碳材料顶电极价格低廉、制作方便，对X射线几乎无吸收，不会减弱探测器的性能。

技术领域

本发明涉及X射线探测器技术领域，具体涉及碳材料作为半导体型X射线探测器顶电极的材料的新用途、包含该碳材料的半导体型X射线探测器顶电极及包含该顶电极的半导体型X射线探测器。

背景技术

X射线探测器是一种将X射线能量转换为可供记录的电信号的装置，在接收到X射线照射后产生与辐射强度成正比的电信号。X射线探测器在医疗、安检、科研、军工等领域有诸多应用，根据工作原理一般分为半导体型X射线探测器(直接探测型)和闪烁体型X射线探测器(间接探测型)。一个完整的半导体型X射线探测器一般是多层平面结构，包括电极、吸光层和薄膜晶体管等部件，其中电极包括顶电极和底电极，这组电极分别导出吸光层产生的光生电子和空穴。在探测器工作过程中，X射线需要先穿透顶电极进入吸光层，被吸光层吸收，并转化为电信号。因此，理想的顶电极材料应该具有良好的导电能力、价格低廉且易于制备，并且不能削弱吸光层对X射线的吸收。

目前常用的半导体型X射线探测器顶电极材料有钼(Mo)、银(Ag)等金属材料以及氧化铟锡(ITO)等金属氧化物材料。这些顶电极材料导电性能较好，但材料本身较为昂贵，并且必须依赖于价格昂贵的蒸镀或磁控溅射设备，在超高真空条件下，通过蒸镀或者磁控溅射方法制作顶电极，制作流程较为复杂，成本较高。而且，测控溅射等方法制作顶电极可能会对某些探测器材料造成损伤。另外，Ag等金属本身具有一定的X射线吸收能力，导致入射的X射线在到达吸光层之前往往就被部分吸收，造成探测器性能损失。因此，本领域需要寻找性价比更高、又不会吸收X射线的新型顶电极材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的半导体型X射线探测器顶电极材料成本高和吸收X射线的缺陷，而采用碳材料作为顶电极材料，提高半导体型X射线探测器的性能。

为了实现本发明的目的，在第一方面，本发明提供碳材料的用途，该碳材料作为半导体型X射线探测器顶电极的材料。

在第二方面，本发明提供一种用于半导体型X射线探测器的顶电极，该顶电极包含碳材料。

本文中使用的术语“碳材料”指任何导电碳材料，其可以是传统的碳材料，例如木炭、竹炭、活性炭、炭黑、焦炭、天然石墨、天然金刚石，也可以是新型碳材料，例如金刚石功能材料、石墨层间化合物、炭纤维、多孔炭、玻璃炭、柔性石墨、核石墨、富勒烯、碳纳米管、石墨烯、碳60。

在本发明的一些实施方案中，本发明的顶电极包含炭黑、石墨(包括天然石墨、柔性石墨、核石墨)、活性炭、多孔碳、碳纳米管或碳60。在本发明的另一些实施方案中，本发明的顶电极包含炭黑、石墨(包括天然石墨、柔性石墨、核石墨)、活性炭、多孔碳、石墨烯、碳纳米管和碳60中的一种或多种的组合。

在本发明的一些实施方案中，本发明的顶电极还包含金属材料。具体地，该金属材料的重量占该碳材料的重量的0.1-5重量％。在本发明的另一些实施方案中，本发明的顶电极还包含金属氧化物材料。具体地，该金属氧化物材料的重量占该碳材料的重量的0.1-5重量％。在本发明的又一些实施方案中，本发明的顶电极还包含金属材料和金属氧化物材料的组合，金属材料和金属氧化物材料的重量分布占该碳材料的重量的0.1-5重量％。

在本发明的一些具体实施方案中，该金属材料为钼金属材料。在本发明的另一些具体实施方案中，该金属材料为银金属材料。在本发明的又一些具体实施方案中，该金属氧化物材料为氧化铟锡。