[发明专利]超快响应的抗辐照三维探测器

说明书

本发明所采用的技术方案为，一种超快响应的抗辐照三维探测器，包括柱状的半导体基体，半导体基体通过深离子刻蚀得到柱状电极，探测器厚度及电极的厚度均为100μm至200μm，柱状电极的上表面均设有Al金属层，Al金属层与外围读出电路用bonding‑bonding技术连接；探测器上表面、柱状电极之间的部分覆盖有1μm的绝缘体层，探测器的底部覆盖有1μm的绝缘体层。本发明探测器的电极宽度为5μm，电极间距为5‑10μm，使得探测器的电荷收集性能更加优越。强辐照情况下，因半导体的晶格损伤形成缺陷，直接降低电子和空穴的有效漂移长度。

技术领域

本发明属于高能物理技术领域，涉及一种超快响应的抗辐照三维探测器，主要应用于航空航天、军事、医学等技术领域。

背景技术

三维探测器自从被提出后，其较于平面探测器在诸多方面的优势使得研究者付诸大量时间和精力来研究探索更前沿的设计方法。应用于高能物理和航天航空的探测器要求其抗辐照能力强，噪音小等。现有的三维探测器主要有三维柱状电极探测器及三维沟槽电极探测器等，探测器类型各有优势。

然而现有的三维探测器响应时间约为纳秒级别，在能量分辨率、暗电流、抗辐照等方面存在着局限性，因此，亟需设计一种超快响应的抗辐照三维探测器。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供一种超快响应的抗辐照三维探测器，响应时间达到皮秒级别，抗辐照能力强，暗电流相应减少，大大降低探测器的能耗。

本发明所采用的技术方案为，一种超快响应的抗辐照三维探测器，包括柱状的半导体基体(3)，半导体基体(3)通过深离子刻蚀得到柱状电极，探测器厚度及电极的厚度均为100μm至200μm，柱状电极的上表面均设有Al金属层(4)，Al金属层(4)与外围读出电路用bonding-bonding技术连接；探测器上表面、柱状电极之间的部分覆盖有1μm的绝缘体层(5)，探测器的底部覆盖有1μm的绝缘体层(5)。

进一步的，所述的一种超快响应的抗辐照三维探测器，包括柱状的半导体基体(3)，半导体基体(3)通过深离子刻蚀得到位于对角的两个n型重掺杂的柱状电极(1)和位于对角的两个p型重掺杂的柱状电极(2)，探测器厚度及电极的厚度均为100μm至200μm，n型重掺杂的柱状电极(1)与p型重掺杂的柱状电极(2)的电极间距为5-10μm；n型重掺杂的柱状电极(1)与p型重掺杂的柱状电极(2)的上表面均设有Al金属层(4)，Al金属层(4)与外围读出电路用bonding-bonding技术连接；探测器上表面、n型重掺杂的柱状电极(1)与p型重掺杂的柱状电极(2)之间的部分覆盖有1μm的绝缘体层(5)，探测器的底部覆盖有1μm的绝缘体层(5)。

进一步的，所述的一种超快响应的抗辐照三维探测器，包括柱状的半导体基体(3)，半导体基体(3)通过深离子刻蚀得到一个重掺杂的中空的三维沟槽电极(7)，三维沟槽电极(7)的中心刻蚀有重掺杂的中空的三维柱状电极(6)，电极宽度均为5μm，探测器厚度及电极的厚度均为200μm，三维沟槽电极(7)与三维柱状电极(6)的电极间距为5-10μm，三维沟槽电极(7)与三维柱状电极(6)的上表面均设有1μm的Al金属层(4)，Al金属层(4)与外围读出电路用bonding-bonding技术连接；探测器上表面、三维沟槽电极(7)与三维柱状电极(6)之间的部分覆盖有1μm的绝缘体层(5)。

进一步的，所述两个n型重掺杂的柱状电极(1)和位于对角的两个p型重掺杂的柱状电极(2)的电极宽度为5μm。

进一步的，所述探测器厚度及电极的厚度均为120μm至180μm。

进一步的，所述n型重掺杂的柱状电极(1)与p型重掺杂的柱状电极(2)的电极间距为8μm。

进一步的，所述n型重掺杂的柱状电极(1)与p型重掺杂的柱状电极(2)的上表面均设有的Al金属层(4)厚度为1μm。

进一步的，所述绝缘体层(5)为二氧化硅层。