[发明专利]一种基于碳化硅单晶的X射线探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于碳化硅单晶的X射线探测器，其特征在于，所述的基于碳化硅单晶的X射线探测器包括高阻碳化硅单晶1、高电子浓度n型碳化硅层2、低电子浓度n型碳化硅层3、高空穴浓度p型碳化硅层4、低空穴浓度p型碳化硅层5、二氧化硅保护层6、p型碳化硅欧姆接触电极7、n型碳化硅欧姆接触电极8和金引线电极9；

所述的高阻碳化硅单晶1为主体结构；所述的高电子浓度n型碳化硅层2嵌入至高阻碳化硅单晶1的上表面，二者的上表面平齐；所述的低电子浓度n型碳化硅层3围绕高电子浓度n型碳化硅层2布置；所述的二氧化硅保护层6围绕n型碳化硅欧姆接触电极8布置周围，整体覆盖在高阻碳化硅单晶1的上表面；两个所述的金引线电极9位于氧化硅保护层6和n型碳化硅欧姆接触电极8交界处的上表面；

所述的高空穴浓度p型碳化硅层4嵌入至高阻碳化硅单晶1的下表面，二者的上表面平齐；所述的低空穴浓度p型碳化硅层5围绕高空穴浓度p型碳化硅层4布置；所述的p型碳化硅欧姆接触电极7为倒置的T型，顶部与高空穴浓度p型碳化硅层4接触；所述的低空穴浓度p型碳化硅层5和p型碳化硅欧姆接触电极7之间的空隙填充有二氧化硅保护层6，将高阻碳化硅单晶1的下表面全部覆盖。

2.一种基于碳化硅单晶的X射线探测器的制备方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1：在高阻碳化硅单晶1的上表面和下表面，采用多次光刻掩膜沉积，制备图形化AlN离子注入阻挡层，分别为AlN离子注入阻挡层a10、AlN离子注入阻挡层b11和AlN离子注入阻挡层c12；AlN离子注入阻挡层a10厚度为10nm～10μm，直径占整个样品边长的50％～90％；AlN离子注入阻挡层b11厚度为10nm～15μm，环面宽度占整个样品边长的5％～30％；AlN离子注入阻挡层c12厚度为10nm～20μm，覆盖区域为除AlN离子注入阻挡层a10和AlN离子注入阻挡层b11的所有区域；

步骤2：采用离子注入和热退火的方法在高阻碳化硅单晶1的上表面形成电子浓度横向分布的n型碳化硅层，在高阻碳化硅单晶1的下表面形成空穴浓度横向分布的p型碳化硅层；n型碳化硅层和p型碳化硅层的厚度为10nm～10μm；n型碳化硅层包括高电子浓度n型碳化硅层2和低电子浓度n型碳化硅层3，低电子浓度n型碳化硅层3围绕电子浓度n型碳化硅层2布置，高电子浓度n型碳化硅层2的电子浓度为5.0×10¹⁶cm^-3～5.0×10¹⁹cm^-3，低电子浓度n型碳化硅层3的电子浓度范围为5.0×10¹⁵cm^-3～5.0×10¹⁸cm^-3；p型碳化硅层包括高空穴浓度p型碳化硅层4和低空穴浓度p型碳化硅层5，低空穴浓度p型碳化硅层5围绕高空穴浓度p型碳化硅层4布置，高空穴浓度p型碳化硅层的空穴浓度为5.0×10¹⁶cm^-3～5.0×10¹⁹cm^-3，低空穴浓度p型碳化硅层5的空穴浓度为5.0×10¹⁵cm^-3～5.0×10¹⁸cm^-3；

步骤3：保护碳化硅单晶1上表面的AlN层，湿法腐蚀掉碳化硅单晶1下表面的AlN层，在碳化硅单晶1下表面沉积二氧化硅保护层6；利用光刻掩膜技术和HF湿法腐蚀技术在二氧化硅保护层6上开孔；利用光刻掩膜技术、沉积技术和热退火技术，制备图形化的p型碳化硅欧姆接触电极7；

其中，二氧化硅保护层6的厚度为10nm～10μm；开孔面积与高空穴浓度p型碳化硅层4面积一致；p型碳化硅欧姆接触电极7厚度为10nm～15μm，宽度介于开孔和碳化硅单晶1下表面边沿之间；

步骤4：湿法腐蚀掉碳化硅单晶1上表面的AlN层，在碳化硅单晶1上表面沉积二氧化硅保护层6；利用光刻掩膜技术和HF湿法腐蚀技术在二氧化硅保护层6上开孔；利用光刻掩膜技术和镀膜技术，制备图形化的n型碳化硅欧姆接触电极8；利用光刻掩膜技术、沉积技术和热退火技术，制备图形化的金引线电极9；

其中，二氧化硅保护层6的厚度为10nm～10μm；开孔面积与高电子浓度n型碳化硅层2面积一致；n型碳化硅欧姆接触电极8的厚度为10nm～15μm，面积与开孔面积一致；金引线电极9的厚度为10nm～10μm，覆盖面积介于从高阻碳化硅单晶1上表面边沿延伸至10％孔径之间。