[发明专利]基于多晶碘化汞薄膜的X射线探测器的制备

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用超声辅助物理气相沉积技术，生长多晶碘化汞（HgI₂）薄膜，并于该薄膜上制取了X射线及Gama射线的成像探测器，属于以半导体材料制备的射线成像探测器技术领域。

背景技术

因碘化汞晶体其禁带宽度大、原子序数高、吸收截面大、电阻率高、于室温时体电流小等优点，故国内外均认为：其是一种适宜于室温下作为半导体核辐射探测器材料。在室温下，其制得的高能辐射探测器，对X及Gama射线能量的分辨率较高，可用于航空航天、环境监测、安全检查、核医学和高能物理等众多领域。同时碘化汞探测器还具有使用寿命长、耐候性好、功耗低以及在经高辐射剂量照射后，探测器的灵敏度不变等优点。由于碘化汞单晶体生长制备的成本较高，而且不容易获得大面积的单晶体，故目前国际上研究的热点是多晶碘化汞的生长工艺。

然后，除生长质佳多晶碘化汞薄膜技术外，另一个关键是：就该探测器而言，若多晶碘化汞上制备了电极，但只要碘化汞暴露在空气中，会使其表面容易吸附原子，或离子化，在材料表面上出现正负电荷，降低探测器的性能；另外，由于碘化汞升华温度较低，而且是剧毒物质，表面分子易污染和挥发，所以电极制作完成后，需要对探测器进行及时的封装保护。

该发明需要解决制作碘化汞薄膜技术，与射线探测器制备工艺问题。

发明内容

故本发明的主要目的是：提供一种利用超声辅助物理气相沉积技术，生长多晶碘化汞薄膜，并在此基础上制备并解决X射线探测器的工艺及封装保护技术问题。即此技术以经多次提纯后的碘化汞为原材料，采用物理气相沉积方法，获取了多晶碘化汞，并对其隔离大气，制作器件，配置电极，使薄膜器件进行有效封装，以期望获得质佳的射线探测器。

为达到上述目的，本发明采用技术大致方案是：

一种基于碘化汞的X射线成像探测器的制备，是以经多次提纯后的碘化汞为原材料，采用超声辅助物理气相沉积，制得了多晶碘化汞薄膜，再在薄膜上制作电极，最后对其封装。制备的探测器采用XRD、SEM、I-V进行表征。探测器具体有如下工艺过程和步骤：

a）多晶碘化汞薄膜的制备：先将TFT（Thin Film Transistor-薄膜晶体管）为多晶碘化汞薄膜生长衬底、薄膜生长管体、真空活塞盖用丙酮浸泡半小时后，超声清洗15分钟，再用酒精浸泡半小时，超声清洗15分钟；然后用去离子水反复冲洗六次，最后烘干备用；每次称取1.5克的HgI₂粉末，通过真空活塞装入薄膜生长管体；将衬底放入薄膜生长管体，盖上真空活塞，并用高真空硅脂密封玻璃磨口的缝隙；将抽气口用橡皮垫圈与真空机组连接，把生长管体下部放入超声波油浴槽中加热，开启机械泵和扩散泵，将生长管抽真空至10^-3Pa；使油浴快速升温至100℃，旁边有冷却水支管，用衬底温度控制仪控温，并保持恒温，然后开启超声波发生器，开始薄膜生长；1.5h后停止加热，让生长管自然冷却，同时关闭真空机组，停止抽气；

b)碘化汞探测器的制备：将制得的上述样品在真空镀膜机中用圆形点电极掩膜板在膜的表面蒸镀上约一层厚约100nm 面积为2mm²的金电极，蒸镀时蒸发舟与多晶膜之间距离为8cm，蒸镀时间为1min；蒸镀结束后，取出样品，然后用石墨导电胶，在碘化汞膜上，粘接直径约30??m钯丝的为上电极引出线；在探测器表面涂上一层聚对二甲苯为保护膜，用环氧树脂将探测器粘结，并固定在聚四氟乙烯基座上，用钯丝引至外电路，焊接在外探测器引线上，并将衬底电极引线的外引线从基座上方引出固定；采用非磁性材料铝壳作为探测器的外壳，并铝壳外有一可通过X射线至探测器窗口，构成为碘化汞探测器。

本发明的特点是：通过超声辅助物理气相沉积方法，获得多晶碘化汞薄膜，通过基于该碘化汞上，制作电极并进行封装，制备了X射线成像探测器。本发明的结构简单，易于操作，可重复使用，制得的探测器的探测效率较佳，此发明也特别适合于室温半导体核辐射探测器的制备。

附图说明

图1，多晶HgI₂薄膜厚膜生长装置示意图。

图2，多晶碘化汞膜探测器的结构示意图。

图3，多晶HgI₂薄膜X-射线衍射（XRD）图。

图4，多晶HgI₂薄膜扫描电子显微镜（SEM）图。

图5，多晶HgI₂薄膜电流-电压（Current-Voltage即I-V）曲线图。

具体实施方式