无载流子注入的新型CZT辐射探测器结构及制备方法与流程

本发明涉及辐射探测装置技术领域，具体涉及一种无载流子注入的新型czt辐射探测器结构及制备方法。

背景技术

碲锌镉(czt)新一代化合物半导体是制造x射线和低能γ射线探测器的理想材料。czt探测器能将x射线或γ射线直接转化成电信号，由于是直接转化，其优点是没有传统闪烁体探测器间接转化过程中的光散射，所以空间分辨率高，且结构简单。

由于碲锌镉是三元化合物材料，所以在制备过程中存在组分的偏离及杂质等引起的缺陷，同时由于制备过程中晶格不完整，也会造成缺陷，因此，碲锌镉材料的电学性能一直得不到有效的提升，对其广泛应用造成很大的影响。

czt探测器的性能不仅与其材料特性相关，还和其后期的器件制作过程相关。良好的器件技术可以弥补材料的不足，尤其在材料特性很难改善的情况下，器件技术显得尤为重要。

传统的czt探测器一般在阴电极和阳电极都采用相同的金属电极材料，如金或者铂，请参见图1，图1显示了采用传统电极的czt探测器的x光响应曲线。当停止光照后，图中显示仍然有一些信号，说明有一部分的光生载流子被陷在探测器内部，不能被有效地收集。去掉这些被陷的载流子需要数分钟的时间，这对具有高速运行要求的探测器而言是非常有害的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种无载流子注入的新型czt辐射探测器结构及制备方法。

为实现上述发明目的之一，本发明采用如下技术方案：

一种无载流子注入的新型czt辐射探测器结构，包括czt晶体和分别位于czt晶体两侧的阴电极和阳电极，所述阴电极采用功函数大于czt晶体的材料制成，所述阳电极采用功函数小于czt晶体的材料制成。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述阴电极采用mo、cu、c、ito、au、ni、pt中的任一材料制成。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述阳电极采用azo、in、ag、al中的任一材料制成。

为实现上述另一发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种无载流子注入的新型czt辐射探测器制备方法，采用功函数大于czt晶体的材料在czt晶体一侧制备阴电极，并采用功函数小于czt晶体的材料在czt晶体另一侧制备阳电极。

作为本发明进一步改进的技术方案，采用mo、cu、c、ito、au、ni、pt中的任一材料制备阴电极。

作为本发明进一步改进的技术方案，采用azo、in、ag、al中的任一材料制备阳电极。

作为本发明进一步改进的技术方案，在czt晶体两侧分别制备阴电极和阳电极前，先对czt晶体进行表面处理。

相对于现有技术，本发明的技术效果在于：

本发明采用了特殊的电极材料，使得探测器两边都能实现肖特基接触，不但可以有效地抑制两边电极载流子的注入，减小漏电流，抑制探测器的噪音，同时也可有效地收集辐射产生的光生载流子，提高收集效率，有效利用辐射剂量，提高了探测器的灵敏度及能量分辨率，大大提高探测器的性能，再者还弥补了czt晶体材料性能的不足，提高晶体材料的利用率，提高探测器的合格率，降低成本。

附图说明

图1是采用传统电极的czt探测器的x光响应曲线；

图2是本发明实施方式中一种无载流子注入的新型czt辐射探测器结构的结构示意图；

图3是本发明实施方式中czt探测器的x光响应曲线。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

以下提供本发明的一种实施方式：

请参见图2，一种无载流子注入的新型czt辐射探测器结构，包括czt晶体3和分别位于czt晶体两侧的阴电极1和阳电极2，所述阴电极采用功函数大于czt晶体的材料制成，所述阳电极采用功函数小于czt晶体的材料制成。

进一步的，所述阴电极采用mo、cu、c、ito、au、ni、pt中的任一材料制成。

进一步的，所述阳电极采用azo、in、ag、al中的任一材料制成。

一种无载流子注入的新型czt辐射探测器制备方法，采用功函数大于czt晶体的材料在czt晶体一侧制备阴电极，并采用功函数小于czt晶体的材料在czt晶体另一侧制备阳电极。

进一步的，采用mo、cu、c、ito、au、ni、pt中的任一材料制备阴电极。

进一步的，采用azo、in、ag、al中的任一材料制备阳电极。

进一步的，在czt晶体两侧分别制备阴电极和阳电极前，先对czt晶体进行表面处理。czt晶体表面处理采用传统工艺，即对czt晶体进行表面抛光、表面腐蚀及表面钝化。

需要说明的是，作为一个理想的探测器，希望能收集所有辐射产生的载流子，而不希望在探测器内被两边电极注入的电子或空穴复合。这就需要探测器的两边电极都要是肖特基接触。

接触电极的性能是由czt晶体的表面处理及电极材料的功函数决定的。当表面处理一定时，主要由电极材料的功函数决定。

czt晶体的功函数为4.3ev，当阴电极采用功函数大于4.3ev的材料制成时，可以增大电子从阴电极到czt晶体的注入势垒，防止电子由阴电极注入到czt晶体内部，当阳电极采用功函数小于4.3ev的材料制成时，可以增大空穴从阳电极到czt晶体的注入势垒，防止空穴由阳电极注入到czt晶体内部。

由此，可采用mo(钼，功函数4.60ev)、cu(铜，功函数4.70ev)、c(碳，功函数4.81ev)、ito(ito导电玻璃，功函数4.6-5.0ev)、au(金，功函数5.10ev)、ni(镍，功函数5.15ev)、pt(铂，功函数5.65ev)中的任一材料制备阴电极，采用azo(azo导电玻璃，功函数4.00ev)、in(铟，功函数4.1-4.2ev)、ag(银，功函数4.26ev)、al(铝，功函数4.28ev)中的任一材料制备阳电极。

请参见图3，从采用pt做阴电极，in做阳电极制备的探测器的x光响应曲线可以看出，当x光停止照射时，没有出现图1中残余被陷的载流子，实现了较完美的收集。

相对于现有技术，本发明的技术效果在于：

本发明采用了特殊的电极材料，使得探测器两边都能实现肖特基接触，不但可以有效地抑制两边电极载流子的注入，减小漏电流，抑制探测器的噪音，同时也可有效地收集辐射产生的光生载流子，提高收集效率，有效利用辐射剂量，提高了探测器的灵敏度及能量分辨率，大大提高探测器的性能，再者还弥补了czt晶体材料性能的不足，提高晶体材料的利用率，提高探测器的合格率，降低成本。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的精神和范围。