[发明专利]一种阻态敏感CdZnTe辐射探测器及其制造方法

权利要求书

1.一种阻态敏感CdZnTe辐射探测器，其特征在于，从上至下依次包括：Au电极阴极电极层、高原子序数CdZnTe晶体辐射作用层、Ti/Pt阳极电极层、双层氧化钒(VOx/VOx-n)材料层、Ti/Pt电极读出电极层，其中，Au电极阴极电极层作为辐射射线入射面，用于连接负偏压在CdZnTe晶体内部形成电场，高原子序数CdZnTe晶体辐射作用层用于接受辐射后产生感应电荷信号，Ti/Pt阳极电极层用于接收感应电荷信号并在氧化钒内部形成电场，双层氧化钒VOx/VOx-n材料层用于根据施加电场产生阻值变化，而所施加相应电场由感应电荷信号量决定，Ti/Pt电极读出电极层用于连接后端阻值测量电路，输出随入射光子能量变化的氧化钒层电阻值，当高原子序数CdZnTe晶体辐射作用层接受辐射后产生感应电荷信号时，感应电荷信号在双层氧化钒VOx/VOx-n材料层的上下电极形成相应电场，所形成的电场随入射光子能量发生变化，氧化钒VOx/VOx-n材料层薄膜中的氧空位发生非永久性迁移，导致氧化钒VOx/VOx-n材料层相对厚度发生改变，使得Ti/Pt电极读出电极层读出的电阻值产生相应变化。

2.根据权利要求1所述的阻态敏感CdZnTe辐射探测器，其特征在于，所述双层氧化钒VOx/VOx-n材料层分别为高氧氧化钒层和低氧氧化钒层，所述高氧氧化钒层和低氧氧化钒层指的是以Ti电极作为衬底制备氧含量不同的阻态变化层，通过阻态变化层将CdZnTe晶体输出的感应电荷量转换成与之成正比的阻值。高氧氧化钒层薄膜可以根据外加电场的变化产生细微的厚度变化，低氧氧化钒层与底部Ti/Pt读出电极接触，使得氧化钒材料层内部存在基本的均匀电场。

3.根据权利要求1所述的阻态敏感CdZnTe辐射探测器，其特征在于，所述低氧氧化钒材料层厚度及高氧氧化钒材料层厚度满足4：1的比例关系，采用Ti/Pt材料制备的阳极电极层及读出电极层的物理厚度为320nm。

4.一种基于权利要求1-3之一所述阻态敏感CdZnTe辐射探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、首先，采用直流磁控溅射的方法在CdTe及CdZnTe晶体阴极表面制备Au金属阴极电极层，阴极Au电极厚度200nm，基片温度120度，恒温90分钟；

步骤2、采用直流磁控溅射的方法在CdTe及CdZnTe晶体阳极表面制备Ti/Pt金属电极层，阳极Ti/Pt电极厚度20nm/300nm，Pt金属与CdZnTe晶体接触，Ti金属层与二氧化钒材料接触；首先溅射沉积300nm Pt金属电极薄膜在CdZnTe晶体阳极表面，溅射完毕后降低温度至60度以下，取出CdZnTe基片更换Ti靶，升温至120度，恒定15分钟后溅射沉积20nm Ti金属薄膜，溅射完毕后降温至50度以下再取出样品；

步骤3、采用直流磁控溅射的方法在探测器阳极Ti/Pt电极上制备双层氧化钒薄膜；

步骤4、再次利用直流磁控溅射方法在低氧层氧化钒材料表面制备Ti/Pt金属输出电极。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3采用直流磁控溅射的方法在探测器阳极Ti/Pt电极上制备双层氧化钒薄膜，具体包括以下步骤：溅射沉积时基片温度100度，基片恒温50分钟，溅射预处理：钒靶预溅射15分钟，目的是除去靶材表面氧化物，溅射电流0.2A；调节氧气通量至600，溅射沉积40小时完成高氧层氧化钒材料薄膜制备，然后调节氧气通量为60，溅射沉积60分钟，完成低氧层氧化钒材料薄膜制备；溅射完成后在420度下退火1.5小时，然后随炉冷却，进行下一步输出电极制备。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4利用直流磁控溅射方法在低氧层氧化钒材料表面制备Ti/Pt金属输出电极，具体包括：厚度20nm(Ti)/300nm(Pt)，Ti金属层与二氧化钒材料接触，Pt金属电极作为信号输出金属极；首先溅射沉积20nm Ti金属薄膜，溅射完毕后降温至50度以下，取出基片更换Pt靶，升温至120度，恒定15分钟后，溅射沉积300nm Pt金属电极薄膜，溅射完毕后降低温度至60度以下再取出样品冷却。