[发明专利]高性能CdxZn1－xTe X射线和γ射线辐射检测器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及高性能室温半导体x射线和γ射线辐射检测器及其制造方法。尽管本发明将结合半绝缘的Cd_xZn_1-xTe(0≤x≤1)辐射检测器进行描述，但是本发明适于任何具有半绝缘性质的第II至第VI族化合物。因此，本发明适用于任何非线性或电子光学装置，也适用于任何需要使用半绝缘或高电阻的半导体材料的应用。0≤x≤1的浓度或摩尔比例范围包括具有任意百分比的Zn的CdZnTe，且包括CdTe(x＝1)和ZnTe(x＝0)。

背景技术

如图1所示，典型的现有技术辐射检测器1包括由适当的第II至第VI族化合物形成的衬底2(例如CdZnTe晶体)，覆盖衬底2的一个面的连续电极4，在衬底2的侧面的周围形成导电带的侧电极6，以及在衬底2与连续电极4相对的面上的一个或者多个分段电极8。为了描述现有技术和本发明，辐射检测器1和辐射检测器1’(这里所描述的)将被描述为具有多个分段电极8。然而，这并不能理解为对本发明的限制，因为如果需要则辐射检测器1和/或辐射检测器1’也可只包括一个电极8。

在使用时，检测器1典型地被结合至载体或衬底12，载体或衬底12包括构图适当的导体(未示出)以便从分段电极8得到辐射变化信号。更具体地，检测器1的分段电极8被结合至衬底12的电极衬垫14，电极衬垫14通过结合块16与检测器1的分段电极8的几何形状相配合。每个结合块16均可为(但不仅限于)In块、低温焊料块或导电粘合剂块等。

分段电极8可为任意尺寸和几何形状的点、带、格、导向格、条或环。各分段电极8相互之间和/或相对于侧电极6和/或连续电极4可以是偏置的或未偏置的。

检测器1的一个示例性实施方案包括256个相同尺寸的电极，如分段电极8，这些电极呈16×16的二维排列并且被侧电极(如侧电极6)环绕，从而限定第257个电极。

通过在连续电极4和分段电极8之间施加一个或多个电压使检测器1工作，该电压使由衬底2体积内的辐射变化产生的电荷载体(电子或空穴)向连续电极4和分段电极8漂移。分段电极8通过衬底12连接至适当的读出电路，从而将在每个分段电极8内产生的电荷或电流由所产生的电荷载体的运动转化为由读出电路产生的电子信号以用于进一步处理。希望侧电极6是偏置的，从而优化衬底2内的电场分布，并因此而优化检测器1的性能。

现有技术检测器1所遇到的问题包括：无论是否具有侧电极6，在一对分段电极8之间和/或在连续电极4与一个或多个分段电极8之间的击穿电压过低。现有技术检测器1存在的另一个问题是在工作过程中会产生过大的泄漏电流从而对检测器1的性能带来不利影响。

因此，需要提供一种至少克服上述困难或许还可以克服其他困难的改进的检测器。

发明内容

本发明涉及高性能室温半导体x射线和γ射线辐射检测器及其制造方法。本发明提供了一种具有极好的性能和长期稳定性的检测器。

根据本发明的检测器可在其侧面包括钝化层，该钝化层具有很低的侧面泄漏电流、很高的侧面击穿电压、极好的物理和化学稳定性以及在连续偏置条件下极好的长期稳定性。

检测器可在分段电极之间包括钝化层，该钝化层具有很低的表面泄漏电流、很高的表面击穿电压、极好的物理和化学稳定性以及在连续偏置条件下极好的长期稳定性。

检测器可包括传导电极。而且(或可选择地)，检测器可包括具有良好的阻断电流特性的绝缘体-导体电极，这使得检测器能够具有很低的体泄漏电流、很高的体击穿电压、极好的物理和化学稳定性以及在连续偏置条件下极好的长期稳定性。

检测器的电极可具有很好的粘着特性以粘着至检测器表面，从而消除由表面污染物所引起的电极脱落。

检测器可由较薄的良好电绝缘层形成。

检测器可采用以下薄膜沉积和表面改进技术的独特组合制备：

·紫外线和臭氧表面蚀刻和氧化的组合；

·原子氢表面蚀刻；

·绝缘氮化物(AlN、Si₃N₄或类似物)或氧化物(Al₂O₃、SiO₂、TeO₂、CdO、CdTeO₃、ZnO或类似物)、氧氮化物(AlON或类似物)和硒化物(ZnSe或类似物)膜的脉冲直流反应溅射；