[发明专利]一种光电二极管、X射线探测器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，具体涉及一种光电二极管、X射线探测器及其制备方法。

背景技术

X射线检测广泛应用于医疗、安全、无损检测、科研等领域，在国计民生中日益发挥着重要作用。目前，比较常见的X射线检测技术是20世纪90年代末出现了X射线数字照相(Digital Radio graphy，DR)检测技术。X射线数字照相系统中使用了平板探测器(flatpanel detector)，其像元尺寸可小于0.1mm，因而其成像质量及分辨率几乎可与胶片照相媲美，同时还克服了胶片照相中表现出来的缺点，也为图像的计算机处理提供了方便。

根据电子转换模式不同，数字化X射线照相检测可分为直接转换型(Direct DR)和间接转换型(Indirect DR)。直接转化型X射线平板探测器由射线接收器、命令处理器和电源组成。射线接收器中包含有大面积非晶硒传感器阵列以及读出电路等，X射线直接照射在非晶硒传感器阵列上，通过非晶硒传感器阵列将每个像素的电荷信号读出并转化为数字信号并传送到计算机图像处理系统集成为X射线影像。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：非晶硒传感器阵列是直接转化型X射线平板探测器的关键组成，其限制了可见光的吸收效率，其对于X射线剂量、X射线成像的分辨率、图像的响应速度等关键指标有很大不良影响，现有的直接转化型X射线平板探测器的暗电流大，开关比低，器件电信号噪声大。

发明内容

本发明针对现有的直接转化型X射线平板探测器的暗电流大，开关比低，器件电信号噪声大的问题，提供一种光电二极管、X射线探测器及其制备方法。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

一种光电二极管，包括：

衬底；

位于衬底之上的第一结构层；

位于第一结构层之上的第二结构层，所述第二结构层具有第一掺杂剂；

位于第二结构层之上的第三结构层；

位于第三结构层上的第四结构层，所述第四结构层具有第二掺杂剂；

一对电极，其中第一电极与所述第一结构层和第二结构层连接，且第二电极位于第四结构层之上。

优选的是，所述第一掺杂剂为N型掺杂剂，所述第二掺杂为P型掺杂剂。

优选的是，所述第一结构层、第二结构层、第三结构层、第四结构层的材料包括氮化镓。

优选的是，所述第一结构层的厚度为100-300nm；所述第二结构层的厚度为100-300nm，所述第三结构层的厚度为1000-2000nm，所述第四结构层的厚度为100-300nm。

优选的是，所述第一结构层与第二结构层的图形至衬底的正投影的面积相同，所述第三结构层与第四结构层的图形至衬底的正投影的面积相同，所述第三结构层的图形至衬底的正投影小于第二结构层的图形至衬底的正投影的面积，且落入第二结构层的图形至衬底的正投影的范围内。

本发明还公开一种X射线探测器，包括上述的电二极管；其中，所述衬底上还设有薄膜晶体管，所述第一电极作为所述薄膜晶体管的源漏极。

本发明还公开一种光电二极管的制备方法，包括在衬底上依次沉积形成第一结构层，掺杂第一掺杂剂的第二结构层，第三结构层，以及掺杂第二掺杂剂的第四结构层的步骤；

以及形成与所述第一结构层和第二结构层连接的第一电极的步骤，在第四结构层上形成第二电极的步骤。

优选的是，还包括形成所述第一结构层，第二结构层，第三结构层，以及第四结构层的图形的步骤。

本发明还公开一种X射线探测器的制备方法，包括以下步骤：

采用上述的方法形成光电二极管；

再在所述衬底上形成薄膜晶体管。

优选的是，所述薄膜晶体管包括栅极，其中，所述栅极与所述第二电极同层制备。

本发明的光电二极管包括多个结构层，其中在第二结构层与第四结构层分别掺杂不同的掺杂剂，其作用是提高光电二极管的转化效率，降低光电二极管暗电流，提高其开关比，实现对光电二极管性能的有效控制。本发明的光电二极管适用于各种X射线探测器。

附图说明

图1为本发明的实施例1、实施例2的光电二极管的结构示意图；

图2为本发明的实施例3的X射线探测器的结构截面示意图；

图3为本发明的实施例3的X射线探测器的结构仰视示意图；

图4为本发明的实施例4的光电二极管的制备方法流程图；