[发明专利]等间隙梯度递增同心圆式双面硅漂移探测器及其设计方法

说明书

本发明公开了一种等间隙梯度递增同心圆式双面硅漂移探测器及其设计方法，等间隙梯度递增同心圆式双面硅漂移探测器，包括硅基体，硅基体的上表面刻蚀有正面同心圆式圆形阴极环，硅基体的下表面刻蚀有反面同心圆式圆形阴极环，正面同心圆式圆形阴极环和反面同心圆式圆形阴极环均是由多个从内向外依次套设的圆形阴极环组成，两者中相邻两圆形阴极环的间隙相等，相邻两圆形阴极环之间的间距从内向外依次梯度递增，具体是以位于内部的圆形阴极环内半径的三分之二次方梯度递增；且结构和尺寸相同，正面同心圆式圆形阴极环第一环内刻蚀有正面阳极电极。解决了现有SDD单元面积小、拼接阵列难度大、成本高的问题。

技术领域

本发明属于脉冲星X射线探测技术领域，涉及一种大面积等间隙以半径的三分之二次方梯度递增的同心圆式圆柱形双面硅漂移探测器的设计方法。

背景技术

随着科学技术的发展，半导体材料与工艺技术的发展突飞猛进，传统探测器工艺日趋完善，新材料半导体探测器也越来越多的进入人们的视野之内。大量的半导体探测器中，硅探测器因其优越的性能和成熟先进的工艺技术，广泛地被应用于高能物理、核物理等领域。目前硅探测器的研究领域中，一般以耗尽电压、电容、暗电流、电荷收集等参数对硅探测器噪声、能耗、能量分辨率、收集效率的影响等作为评价探测器性能是否优越的指标。但现有SDD阴极间距不同，导致电势梯度不均匀，使电子无法顺利漂移到阴极。且目前需求大面积SDD和大面积SDD阵列，对应的SDD单元面积增大，可降低拼接成阵列的难度，降低拼接成本。但面积越大，漂移通道的设计越困难，受工艺限制，难以制得大面积SDD。同时由于国外的技术封锁，且国内基础研究的缺失，目前国内尚无大面积SDD(Silicon DriftDetector,硅漂移探测器)及其阵列的设计制作等研发技术。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种等间隙梯度递增同心圆式双面硅漂移探测器，以解决现有SDD单元面积小且其拼接成SDD阵列难度大、成本高的问题，以及现有SDD电子无法顺利漂移到阴极的问题。

本发明实施例的另一目的在于提供一种等间隙梯度递增同心圆式双面硅漂移探测器的设计方法。

针对现有技术存在的问题，本发明实施例所采用的技术方案是，等间隙梯度递增同心圆式双面硅漂移探测器，包括硅基体，硅基体的上表面刻蚀有正面同心圆式圆形阴极环，硅基体的下表面刻蚀有反面同心圆式圆形阴极环，所述正面同心圆式圆形阴极环和反面同心圆式圆形阴极环均是由多个从内向外依次套设的圆形阴极环组成，且正面同心圆式圆形阴极环和反面同心圆式圆形阴极环中相邻两圆形阴极环的间隙相等；正面同心圆式圆形阴极环和反面同心圆式圆形阴极环中相邻两圆形阴极环之间的间距从内向外依次梯度递增；正面同心圆式圆形阴极环第一环内刻蚀有正面阳极电极。

进一步的，所述正面同心圆式圆形阴极环和反面同心圆式圆形阴极环的结构和尺寸相同。

进一步的，所述正面同心圆式圆形阴极环第一环和反面同心圆式圆形阴极环第一环的内半径均为r₁，正面同心圆式圆形阴极环最外环和反面同心圆式圆形阴极环最外环的内半径均为R；

所述正面同心圆式圆形阴极环中相邻两环的间隙，与反面同心圆式圆形阴极环中相邻两环的间隙相等。

进一步的，所述正面同心圆式圆形阴极环和反面同心圆式圆形阴极环中相邻两圆形阴极环之间的间距，从内向外依次以位于内部的圆形阴极环内半径的三分之二次方梯度递增；

所述正面阳极电极为重掺杂的N型半导体硅，所述正面同心圆式圆形阴极环和反面同心圆式圆形阴极环为重掺杂的P型半导体硅，所述硅基体为轻掺杂的N型半导体硅；

所述正面同心圆式圆形阴极环最外环和反面同心圆式圆形阴极环最外环外设有保护环。