[实用新型]一种全无机晶体管型X射线探测器

说明书

本实用新型提供一种全无机晶体管型X射线探测器。该探测器包括衬底、栅电极、栅绝缘层、沟道半导体层、源电极和漏电极、X射线吸收层和保护层，其中，在所述X射线吸收层和所述沟道半导体层建立异质结，在X射线照射下，该异质结使所产生的电子‑空穴对分离，并使所述X射线吸收层产生的载流子注入到所述沟道半导体层。本实用新型无需设置顶电极，通过异质结界面将吸收层的非平衡载流子转移到沟道层中，可在低电压条件下工作，并且器件结构简单，易于制造。

技术领域

本实用新型涉及X射线探测器技术领域，尤其涉及一种全无机晶体管型X射线探测器。

背景技术

目前商用直接探测X射线平板探测器通常是基于非晶硒(a-Se)的平板探测器，非晶硒X射线平板探测器具有较宽的动态范围，能够满足低能X射线成像，如乳房X线照相术的要求(～20keV)。然而非晶硒平板X射线探测器为两端结构，不具有电荷增益功能，因而不具有信号放大功能，导致信噪比低。为了增强电荷信号，通常会将X射线直接探测器与场效应管集成使用，利用晶体管放大电信号。并且为了提高信号响应，通常需要在X射线吸收层上形成一层顶部电极，在顶部电极上施加偏压，使得X光照射产生的电子空穴分离，并将载流子注入到导电沟通中。

在现有技术中，如图1所示，典型的探测器结构均需设置顶电极，例如专利申请CN201811094472.2、CN201810563401.6CN201710977868.0等。由于这类探测器结构需要额外电极，不利于简化制备工艺。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种全无机晶体管型X射线探测器，通过采用恰当的异质结结构，促进光生载流子分离，可在低电压条件下工作。

本实用新型提供一种全无机晶体管型X射线探测器。该探测器包括衬底、栅电极、栅绝缘层、沟道半导体层、源电极和漏电极、X射线吸收层和保护层，其中，在所述X射线吸收层和所述沟道半导体层建立异质结，在X射线照射下，该异质结使所产生的电子-空穴对分离，并使所述X射线吸收层产生的载流子注入到所述沟道半导体层。

在一个实施例中，所述栅电极形成在所述衬底上；所述栅绝缘层形成在所述栅电极上；所述源电极和所述漏电极分别形成在所述栅绝缘层上；所述沟道半导体层形成在所述栅绝缘层、所述漏电极和所述源电极上；所述X射线吸收层形成并覆盖在所述沟道半导体层上。

在一个实施例中，所述栅电极的下表面与所述衬底相连；所述栅电极的上表面与所述栅绝缘层的下表面相连；所述栅绝缘层的上表面与所述沟道半导体层的下表面相连；所述源电极下表面、所述漏电极下表面与所述沟道半导体层的上表面相连；所述源电极上表面、所述漏电极上表面分别与所述X射线吸收层下表面相连；所述X射线吸收层的上表面与所述保护层相连。

在一个实施例中，本实用新型提供的探测器还包括电荷传输层，其中，所述栅电极形成在所述衬底上；所述栅绝缘层形成在所述栅电极上；所述源电极和所述漏电极分别形成在所述栅绝缘层上；所述沟道半导体层形成在所述栅绝缘层、所述漏电极和所述源电极上；所述电荷传输层形成并覆盖在所述沟道半导体层上；所述X射线吸收层形成并覆盖在所述电荷传输层上。

在一个实施例中，所述栅电极的下表面与所述衬底相连，所述栅电极上表面与所述栅绝缘层的下表面相连；所述源电极下表面、所述漏电极下表面与所述栅绝缘层接触，所述沟道半导体层覆盖在所述漏电极、所述源电极和所述栅绝缘层之上；所述沟道半导体层与所述X射线吸收层下表面相连；所述X射线吸收层的上表面与所述保护层相连。

在一个实施例中，所述X射线吸收层形成在所述衬底上；所述源电极和所述漏电极分别形成在所述X射线吸收层上；所述沟道半导体层形成并覆盖在所述X射线吸收层、所述漏电极和所述源电极上；所述栅绝缘层形成在所述沟道半导体上；所述栅电极形成在所述栅绝缘层上；所述保护层形成在所述栅电极上。