新型结构的CdZnTe探测器的制备方法

本发明涉及cdznte探测器的，特别是涉及新型结构的cdznte探测器的制备方法。

背景技术：

1、cd1-xznxte(简称为cdznte或czt)是一种具有优异光电性能的ii-vi族化合物半导体，其具有较高的原子序数，较大的禁带宽度，较高的本征μτ值，较低的电子-空穴电离能等优点，被认为是理想的室温x射线和γ射线探测器材料。目前，用czt单晶体材料制作的室温辐射探测器已经被广泛应用于核医学、工业无损检测、航空航天及天体物理等领域；

2、传统熔体法生长会存在的效率低、晶锭利用率低及废料不能回收利用等问题，而近空间升华法很好地解决了这一点；css法生长薄膜提高了生长效率，但由于外延异质结中薄膜与衬底之间存在失配，外延膜中不可避免地存在着大量的结构缺陷和电杂质，在能带中引入陷阱能级。这些能级对载流子产生复合、俘获和散射等作用过程，从而影响载流子寿命、迁移率等运输特性，最终影响czt探测器的能量分辨率、电荷收集率等探测性能；

3、因此迫切地需要重新设计一款新的新型结构的cdznte探测器的制备方法以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明提供了新型结构的cdznte探测器的制备方法，以解决上述背景技术中提出的技术问题。

2、本发明提供了新型结构的cdznte探测器的制备方法，该新型结构的cdznte探测器的制备方法包括以下步骤：s1、衬底预处理，对gaas衬底进行预处理动作；s2、cdznte多晶源预处理，对cdznte多晶源进行预处理动作；s3、cdznte膜的生长程序的设置，对cdznte膜生长温度和时间参数进行设置；s4、cdznte膜的生长，采用多晶源cd0.9-0.8zn0.1-0.2te，对cdznte膜进行生长处理；s5、cdznte阻挡层的生长程序的设置，对cdznte阻挡层生长温度和时间参数进行设置；s6、cdznte阻挡层的生长，采用多晶源cd0.8-0.5zn0.2-0.5te，对cdznte阻挡层进行生长处理；s7、cdznte探测器的制备。

3、可选地，在所述步骤s1中，衬底预处理的具体步骤为：s11、将gaas衬底切割成第一预设尺寸大小的方块；s12、将切割成第一预设尺寸的gaas衬底依次放入丙酮、无水乙醇和去离子水中进行超声清洗；s13、将经过超声清洗的gaas衬底放至h2so4:h2o2:h2o=4:1:1溶液中刻蚀；s14、用离子水对刻蚀完成的gaas衬底进行清洗动作；s15、用氮气对清洗完成的gaas衬底进行吹干动作；s16、将吹干后的gaas衬底放置于近空间升华炉内备用。

4、可选地，所述第一预设尺寸为12×12mm2；且在所述步骤s12中，超声清洗的时间为20min，在所述步骤s13中，对gaas衬底刻蚀的时间为20s。

5、可选地，在所述步骤s2内，对cdznte多晶源预处理的具体步骤为：s21、将cdznte多晶源切割成15×15mm2大小的方块；s22、用1000目的砂纸对切割后的cdznte多晶源方块氧化层进行打磨；s23、将打磨后的cdznte多晶源依次放至丙酮、无水乙醇和去离子水中超声清洗20min；s24、用氮气对清洗完成的cdznte多晶源进行吹干动作；s25、将吹干后的cdznte多晶源放置于近空间升华炉内备用。

6、可选地，在所述步骤s3中，cdznte膜的生长程序设定的具体参数为：近空间升华炉内包括用于控制衬底温度的上加热台和用于控制cdznte多晶源温度的下加热台；且上加热台的温度设置为573-773 k，下加热台的温度控制在923-973 k，且生长时间为4h。

7、可选地，所述步骤s4中对cdznte膜生长的具体步骤为：s41、打开近空间升华炉，将经过预处理的cd0.9-0.8zn0.1-0.2te多晶源和gaas衬底放入近空间升华炉；s42、开启机械泵和通气阀，待近空间升华炉腔体内真空度低于5pa时分子泵自动接入，将腔体真空度抽至0.05pa；s43、运行步骤s3中设定完成的生长程序，并打开水冷；s44、待生长程序运行完成且近空间升华炉内冷却至室温，依次关闭通气阀、分子泵及水冷，然后取出cdznte-gaas膜。

8、可选地，在所述步骤s5中，cdznte阻挡层的生长程序设定的具体参数为：近空间升华炉内包括用于控制衬底温度的上加热台和用于控制cdznte多晶源温度的下加热台；且上加热台的温度设置为573-773 k，下加热台的温度控制在923-973 k，且生长时间为0.5h。

9、可选地，所述步骤s6中，cdznte阻挡层的生长具体步骤为：s61、打开近空间升华炉，将经过预处理的cd0.8-0.5zn0.2-0.5te多晶源和gaas衬底放入升华炉；s62、开启机械泵和通气阀，待近空间升华炉腔体真空度低于5pa时分子泵自动接入，将腔内真空度抽至0.05pa；s63、运行步骤s5中设定完成的生长程序并打开水冷；s64、待程序运行完成且近空间升华炉腔体内温度冷却至室温，依次关闭通气阀、分子泵及水冷，然后取出cdznte cap-cdznte-gaas阻挡层。

10、可选地，所述步骤s7中cdznte制探测器制备的具体步骤为：s71、采用真空蒸镀法，将cdznte cap-cdznte-gaas外延膜放入蒸镀机内；s72、将蒸镀机内真空度抽至0.005pa；s73、分别在cdznte cap-cdznte-gaas外延膜和gaas衬底表面蒸镀80nm的金电极层；s74、形成探测器。

11、可选地，所述步骤s74中中形成的探测器具体为au-cdznte cap-cdznte-gaas-au探测器。

12、本发明的有益效果如下：

13、该新型结构的cdznte探测器的制备方法包括以下步骤：s1、衬底预处理，对gaas衬底进行预处理动作；s2、cdznte多晶源预处理，对cdznte多晶源进行预处理动作；s3、cdznte膜的生长程序的设置，对cdznte膜生长温度和时间参数进行设置；s4、cdznte膜的生长，对cdznte膜进行生长处理；s5、cdznte阻挡层的生长程序的设置，对cdznte阻挡层生长温度和时间参数进行设置；s6、cdznte阻挡层的生长，对cdznte阻挡层进行生长处理；s7、cdznte探测器的制备，其中，本发明的新型结构的cdznte探测器的制备方法通过各个步骤的相互配合，在外延膜表面增加阻挡层，减小离子注入，从而提高膜的电阻率，减小漏电流，降低噪声，进而提高探测器的能量分辨率，载流子迁移率寿命积。

技术特征：

1.一种新型结构的cdznte探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的新型结构的cdznte探测器的制备方法，其特征在于，在所述步骤s1中，衬底预处理的具体步骤为：

3.根据权利要求2所述的新型结构的cdznte探测器的制备方法，其特征在于，所述第一预设尺寸为12×12mm2；

4.根据权利要求1所述的新型结构的cdznte探测器的制备方法，其特征在于，在所述步骤s2内，对cdznte多晶源预处理的具体步骤为：

5.根据权利要求1所述的新型结构的cdznte探测器的制备方法，其特征在于，在所述步骤s3中，cdznte膜的生长程序设定的具体参数为：

6.根据权利要求1所述的新型结构的cdznte探测器的制备方法，其特征在于，所述步骤s4中对cdznte膜生长的具体步骤为：

7.根据权利要求1所述的新型结构的cdznte探测器的制备方法，其特征在于，在所述步骤s5中，cdznte阻挡层的生长程序设定的具体参数为：

8.根据权利要求1所述的新型结构的cdznte探测器的制备方法，其特征在于，所述步骤s6中，cdznte阻挡层的生长具体步骤为：

9.根据权利要求1所述的新型结构的cdznte探测器的制备方法，其特征在于，所述步骤s7中cdznte制探测器制备的具体步骤为：

10.根据权利要求9所述的新型结构的cdznte探测器的制备方法，其特征在于，所述步骤s74中中形成的探测器具体为au-cdznte cap-cdznte-gaas-au探测器。

技术总结
本发明提供了新型结构的CdZnTe探测器的制备方法。该新型结构的CdZnTe探测器的制备方法包括以下步骤：S1、衬底预处理，对GaAs衬底进行预处理；S2、CdZnTe多晶源预处理，对CdZnTe多晶源进行预处理；S3、CdZnTe膜的生长程序的设置，对CdZnTe膜生长温度和时间参数设置；S4、CdZnTe膜生长，采用多晶源Cd<subgt;0.9‑0.8</subgt;Zn<subgt;0.1‑0.2</subgt;Te，对CdZnTe膜进行生长处理；S5、CdZnTe阻挡层的生长程序的设置，对CdZnTe阻挡层生长温度和时间参数进行设置；S6、CdZnTe阻挡层生长，采用多晶源Cd<subgt;0.8‑0.5</subgt;Zn<subgt;0.2‑0.5</subgt;Te，对CdZnTe阻挡层进行生长处理；S7、CdZnTe探测器的制备，本发明的新型结构的CdZnTe探测器的制备方法通过各个步骤的相互配合，外延膜表面增加阻挡层，减小离子注入，提高膜的电阻率，减小漏电流，降低噪声，提高探测器的能量分辨率，载流子迁移率寿命积。

技术研发人员：曹昆,刘佳虎,查钢强,李颖锐,姜然,刘宇
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13