[发明专利]具有复合钝化层的CZT膜复合材料、核辐射探测器件及其制备方法

权利要求书

1.一种具有复合钝化层的碲锌镉膜复合材料，其特征在于：采用衬底-半导体-复合钝化层的三明治结构的组合形式的复合CZT膜的结构，依次由衬底、CZT膜、复合钝化层三部分进行层叠沉积而成；选取纯度不低于99％的高纯CZT多晶材料作为近空间升华的原料，采用近空间升华方法在衬底上制备CZT膜，然后将CZT膜经抛光和腐蚀后，采用射频磁控溅射沉积方法在CZT膜上继续生长碲化镉和硫化锌复合钝化层，得到具有复合钝化层的碲锌镉膜复合材料。

2.根据权利要求1所述具有复合钝化层的CZT膜复合材料，其特征在于：制备所述复合钝化层的陶瓷靶材纯度不低于99.99％；

或者，选取纯度为99～99.99999％的高纯CZT多晶材料作为近空间升华的原料。

3.根据权利要求1所述具有复合钝化层的CZT膜复合材料，其特征在于：衬底采用无机材料基底或半导体材料基底。

4.根据权利要求3所述具有复合钝化层的CZT膜复合材料，其特征在于：衬底采用Si、GaAs、SiO₂或导电玻璃。

5.根据权利要求1所述具有复合钝化层的CZT膜复合材料，其特征在于：复合钝化层的厚度为150～250nm；

或者，所述衬底的厚度不低于1mm；

或者，CZT膜的晶粒尺寸不低于1μm；

或者，CZT膜的厚度不低于250μm。

6.一种权利要求1所述具有复合钝化层的CZT膜复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.衬底预处理过程：

选取厚度不低于1mm的衬底，将衬底进行清洗后，用高纯氮气吹干，得到洁净干燥的衬底，备用；

b.CZT膜生长过程：

按照材料所含杂质浓度比例作为材料纯度的计算方法，选取纯度为99～99.99999％的高纯CZT多晶材料作为近空间升华的原料，在所述步骤a中完成预处理后的洁净干燥的衬底上生长CZT膜；在生长CZT膜时，控制生长环境的真空度为1.0×10^-4Pa～2.0Pa，控制衬底加热温度为100～800℃，控制升华源加热温度为100～800℃，控制衬底与升华源之间的距离为1～10mm，并控制生长时间为180～360min；控制托盘旋转的速率不大于10rad/min，待CZT膜制备工艺结束后，使CZT膜进行自然冷却至室温，取出CZT膜，即得到CZT膜；

c.机械抛光过程：

将制备好的CZT膜用用粒径为0.05um的Al₂O₃抛光液进行机械抛光，直至表面平整，然后用去离子水超声清洗表面，再在N₂保护气氛下吹干；

d.化学腐蚀处理过程：

将上述经抛光、清洗处理后的CZT膜放置于溴甲醇体积浓度不低于5％的溴甲醇和乙二醇的混合溶液中进行腐蚀，控制腐蚀时间为1～2分钟，将完成腐蚀后的CZT膜在甲醇溶液中清洗，以去除表面残余的Br₂以及其他杂质；

e.复合钝化层的制备过程：

将经过步骤d化学腐蚀处理后的CZT膜按照丙酮-乙醇-去离子水的顺序各超声清洗至少10mins，然后在N₂保护气氛下吹干，放入磁控溅射生长室中，抽真空至不高于10^-5Pa；分别选取纯度不低于99.99％的高纯陶瓷CdTe和ZnS作为靶材，采用射频磁控溅射沉积方法，在经过步骤d化学腐蚀处理的CZT膜上依次沉积CdTe和ZnS的钝化膜，从而形成总厚度为150～250nm的复合钝化层；最后，在N₂气体氛围下，对钝化后的CZT膜和复合钝化层进行不低于150℃退火处理至少3小时，从而得到具有复合钝化层的CZT膜复合材料。

7.根据权利要求6所述具有复合钝化层的CZT膜复合材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤e中，在经处理后的CZT膜上生长厚度为200～250nm的复合钝化层。