[发明专利]一种自带信号放大功能氮化镓基射线探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种自带信号放大功能氮化镓基射线探测器及其制备方法，属于半导体器件技术领域。本发明所述一种射线探测器，包括：GaN基PN结和高电子迁移率晶体管；所述的GaN基PN结包括依次层叠的背电极、P‑GaN层和nsupgt;‑/supgt;‑GaN漂移层，所述nsupgt;‑/supgt;‑GaN漂移层用于吸收射线辐照产生电子空穴对；所述的高电子迁移率晶体管的沟道层与nsupgt;‑/supgt;‑GaN漂移层远离P‑GaN层的表面电性连接。所述高电子迁移率晶体管包括依次层叠的沟道层、AlN阻挡层和AlGaN势垒层；所述沟道层为GaN沟道层，远离AlN阻挡层的表面与nsupgt;‑/supgt;‑GaN漂移层电性连接；AlGaN势垒层远离AlN阻挡层的表面分别设有源极、漏极和栅极。本发明所述的探测器实现了自带信号放大功能的射线探测器，灵敏度高、响应速度快、信噪比高，制备工艺简单可靠。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，具体涉及一种自带信号放大功能氮化镓基射线探测器及其制备方法。

背景技术

氮化镓材料是一种直接带隙半导体，由于具备禁带宽度大、电子迁移率高、击穿场强高等特点，是目前较为理想的耐辐照和快响应射线探测材料，在宇宙射线探测、高能加速粒子对撞产物探测、核裂变及核聚变辐射探测、医疗诊断及工业检测等领域有着广阔的应用前景。

高灵敏度、低噪声和快响应是射线探测器的三个重要指标。当前的射线探测系统多采用探测器件与信号放大电路级联的模式，包括电荷灵敏前置放大器、谱仪放大器等。由于信号放大电路通常由硅基集成电路实现，抗辐照能力较弱，所以与探测器件在空间上处于隔离状态，不可避免的造成射线探测系统的响应速度慢、灵敏度低和信噪比差等问题。

因此，亟需开发一种本身带有信号放大功能的射线探测器件来克服现有技术所存在的不足。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明目的在于提供一种自带信号放大功能氮化镓基射线探测器及其制备方法。

本发明所述的一种自带信号放大功能氮化镓基射线探测器，包括：GaN基PN结和高电子迁移率晶体管；所述的GaN基PN结包括依次层叠的背电极、P-GaN层和n^--GaN漂移层，所述n^--GaN漂移层用于吸收射线辐照产生电子空穴对；所述的高电子迁移率晶体管的沟道层与n^--GaN漂移层远离P-GaN层的表面电性连接。

优选地，所述高电子迁移率晶体管包括依次层叠的沟道层、AlN阻挡层和AlGaN势垒层；所述沟道层为GaN沟道层，远离AlN阻挡层的表面与n^--GaN漂移层电性连接；AlGaN势垒层远离AlN阻挡层的表面分别设有源极、漏极和栅极，所述的漏极和所述源极分别与所述AlGaN势垒层表面欧姆接触；所述栅极与所述AlGaN势垒层表面为肖特基接触。

优选地，，所述P-GaN层的掺杂浓度为1×10¹⁷cm^-3至1×10¹⁹cm^-3。

优选地，，所述P-GaN层的厚度为0.1μm至1μm。

优选地，所述n^--GaN漂移层的掺杂浓度为1×10¹⁵cm^-3至1×10¹⁸cm^-3。

优选地，所述n^--GaN漂移层的厚度为10μm至1cm。

一种制备所述一种自带信号放大功能氮化镓基射线探测器的方法，其特征在于，包括以下步骤: