[发明专利]一种用于核辐射粒子探测的异质结晶体管探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种用于核辐射粒子探测的异质结晶体管探测器，其特征在于，包括自上到下依次设置的上电极层、ZnO膜层、p-Si膜层、高阻n-Si层、n⁺-Si层和底电极层，所述的上电极和底电极层均由金属Al膜构成。

2.根据权利要求1所述的一种用于核辐射粒子探测的异质结晶体管探测器，其特征在于，所述上电极Al膜的厚度10nm～100nm，下电极Al膜厚度大于100nm。

3.根据权利要求1所述的一种用于核辐射粒子探测的异质结晶体管探测器，其特征在于，所述ZnO膜层厚度100nm～200nm。

4.根据权利要求1所述的一种用于核辐射粒子探测的异质结晶体管探测器，其特征在于，所述p-Si膜层厚度50nm～150nm。

5.根据权利要求1所述的一种用于核辐射粒子探测的异质结晶体管探测器，其特征在于，所述高阻n-Si层厚度200μm～500μm，电阻率高于1kΩ·cm。

6.根据权利要求1所述的一种用于核辐射粒子探测的异质结晶体管探测器，其特征在于，所述n⁺-Si层掺杂浓度高于10¹⁸cm^-3。

7.权利要求1至6中任一项所述的一种用于核辐射粒子探测的异质结晶体管探测器的制备方法，其特征在于，半导体异质结晶体管核辐射探测器件通过在高阻n-Si衬底上进行离子注入、光刻和薄膜沉积的制备步骤实现，制备方法具体包括以下步骤：

1)P离子注入：采用双面抛光高阻n-Si基片，在基片的背面进行P元素离子注入，使得基片背面形成重掺杂n⁺-Si层；

2)沉积p-Si膜层：在经过步骤1)处理后的基片的正面涂覆光刻胶，再进行曝光、显影及坚膜，然后采用磁控溅射方法制备p-Si膜层，再去胶，形成图形化的p-Si膜层；

3)沉积ZnO膜层：在经过步骤2)处理后的基片的正面涂覆光刻胶，再进行曝光、显影及坚膜，然后采用磁控溅射方法制备ZnO膜层，再去胶，形成图形化的ZnO膜层；

4)高温热处理：采用高温炉对经过步骤3)处理后的基片进行真空热处理，真空度小于1.0Pa，温度900℃，时间30min；

5)制备上电极：在经过步骤4)处理后的基片的正面涂覆光刻胶，再进行曝光、显影及坚膜，然后采用热蒸发法制备金属Al膜层，再去胶，形成图形化的上电极；

6)制备底电极：在经过步骤5)处理后的基片的正面涂覆光刻胶，再进行坚膜，然后利用热蒸发法在基片背面制备金属Al膜层，再去胶，形成底电极；

7)快速热退火：采用快速热退火工艺对经过步骤2)处理后的基片进行Ar气氛快速热处理，热处理温度500℃，时间10min。

8.根据权利要求7所述的一种用于核辐射粒子探测的异质结晶体管探测器的制备方法，其特征在于，步骤2)中磁控溅射的具体操作为：

将经过坚膜步骤后的基片放置到磁控溅射室中，安装p⁺单晶硅靶材，抽真空至腔室真空度小于等于3×10^-4Pa，再通入流量为15sccm的Ar气体，调节腔室气压为1.0Pa，然后采用150W的功率进行溅射15min～30min，形成p-Si膜层。

9.根据权利要求7所述的一种用于核辐射粒子探测的异质结晶体管探测器的制备方法，其特征在于，步骤3)中磁控溅射的具体操作为：

将基片放置到磁控溅射室中，安装非故意掺杂的ZnO靶材，抽真空至腔室真空度小于等于3×10^-4Pa，再通入流量为10sccm的Ar气体和5sccm的O₂气体，调节腔室气压为1.4Pa，然后采用120W的功率进行溅射20min～30min，形成ZnO膜层。