[发明专利]一种4H-SiC像素肖特基辐射探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种4H‑SiC像素肖特基辐射探测器及其制备方法。本发明的探测器，其特征在于，包括一像素阵列，其中该像素阵列中每个像素单元的结构自下而上依次为欧姆接触、SiC衬底、SiC外延层以及肖特基接触。其中每个像素单元会同时测量粒子的能量、到达每一个像素单元的时间以及单位时间内所探测到的粒子数等信息，根据这些数据之间的差异，所设计的结构实现一定的位置分辨能力。而且相较于传统单元SiC辐射探测器，所设计的像素辐射探测器，当其中某个像素单元出现损坏时并不影响整个探测器继续工作。

技术领域

本发明涉及半导体光电器件技术领域，特别涉及辐射探测器领域中4H-SiC像素肖特基辐射探测器结构设计及其制备方法。

背景技术

以SiC为代表的第三代宽带隙半导体材料与器件，是发展大功率、高频高温、抗强辐射和紫外探测器等技术的核心。由于其具有独特的物理性质并在器件方面具有广泛的应用潜力，备受人们的关注。SiC具有高热导率、高电子饱和速度和大的临界击穿电场，是电力电子(或功率半导体)领域Si材料的首选“继承者”，正被广泛应用于空间探测、核电站、核反应堆等高辐射、高温的极端环境。目前大量的工作已经证明SiC材料在高温、高辐射的极端环境下可以长时间稳定的工作。为实现在耐高温、抗辐照的基础上对辐射源具有位置分辨功能的目的，这需要提供一种新型的SiC辐射探测器结构。像素探测器由于其结构的独特性，可以使我们对辐射源得到更进一步的观察，从而实现位置分辨的功能。

为了验证SiC材料可应用于空间探测、核电站、核反应堆等高辐射、高温的极端环境，对SiC辐射探测器在耐高温、抗辐照方面、对不同能量粒子探测方面都进行了大量细致的工作。研究表明SiC探测器在α粒子、γ射线、中子、X射线都具有体积小、时间响应快、温度稳定性好和抗辐照能力强等优点。目前，虽然SiC辐射探测器的研究工作取得了很大的进展，但依然需要进一步的完善。像素探测器由于其高空间分辨率、低噪声和完善的制造技术，是辐射成像和光谱学极高性能的设备。相较于传统单元探测器，它还具有对局部缺陷的良好耐受性或损坏(受损像素不会强烈影响整个探测器工作)。

发明内容

针对目前SiC辐射探测器受损后无法继续使用以及无法对辐射源有一定的位置分辨能力的问题，本发明的目的在于提供一种4H-SiC像素肖特基辐射探测器结构设计及其制备方法。

本发明所设计SiC像素辐射探测器的整体结构为2×2的像素阵列，其中每个像素单元的自下而上的结构为欧姆接触、SiC衬底、SiC外延层以及肖特基接触。首先2×2的像素阵列在实际的应用场景下，每个像素单元会同时测量粒子的能量、到达每一个像素单元的时间以及单位时间内所探测到的粒子数等信息，根据这些数据之间的差异，所设计的结构可以实现一定的位置分辨能力。同时，相较于传统单元SiC辐射探测器，所设计的像素辐射探测器，当其中某个像素单元出现损坏时并不影响整个探测器继续工作。