[发明专利]一种表面承载有组合多层膜的基板、X射线探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种表面承载有组合多层膜的基板、X射线探测器及其制备方法，涉及氧化物光电功能膜材料领域。组合多层膜是指由PbO层和Gasubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;层组成的重复单元在一个重复频次内叠层构成的多层膜。发明人将PbO层和Gasubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;层进行组合，借助PbO层实现对X射线光子的强吸收，降低X射线探测器的材料厚度，Gasubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;层实现超低漏电流，通过组合多层膜同时实现对X射线光子的强吸收，降低X射线探测器的材料厚度，并达到超低漏电流指标。该组合多层膜同时满足了温度敏感的基板材料沉积用途。

技术领域

本发明涉及氧化物光电功能膜材料领域，具体而言，涉及一种表面承载有组合多层膜的基板、X射线探测器及其制备方法。

背景技术

X射线探测器是工业、医疗、安检领域的一类非常重要的无损成像器件，其将X光子转化为电信号，并通过计算机和相应的软件控制直接获得数字图像。

现有的一类器件是利用闪烁体(如CsI:Tl、NaI等)将X光子转换为可见光，再由硅光电二极管将可见光转化为电信号，由矩阵式的薄膜晶体管控制光电二极管的电信号读出，实现大尺寸的探测成像，这是最早发展的一类数字化X射线探测成像器件。这类器件的光电转换经历了X光到可见光再到电信号的过程，在两次转换过程中都会出现光传输的损失和光的杂散，影响器件的成像清晰度以及增加X射线照射剂量来获得足够清晰的图像达到特征区域的结构识别；此外，制造这类器件所需的材料如Cs、Tl等金属组分是地球上稀缺的元素，而作为器件的主要成分，使用量大，显著增加了材料成本；Tl是一种剧毒物质，如果成像器件不能妥善回收会对环境和生物体造成伤害。

另一类是利用半导体(如非晶硒、CdTe、Cd1-xZnxTe)的内光电效应将X光子直接转换为电信号，再由矩阵式薄膜晶体管控制像素电容的电荷信号读出，实现探测成像。这类器件避免了第一类器件的光损失与光散射，保证了光子信号的利用率或器件灵敏度，可以获得更低的检测限。但是这类器件对半导体材料的组分、微观结构有很高的和特殊的要求。比如，要有极低的暗电流以获得微弱的光电流(荷)信号，需要较高偏置电压实现电荷信号的分离、传输与收集，足够的材料厚度才能阻挡吸收入射的X光子，而且要能在较低温度下实现大面积均匀膜层的淀积，这相对于第一类器件的制造工艺制程截然不同。

现有专利(申请号为202011228891.8)提出，在基板上沉积非晶态氧化铅层来替代商用非晶硒层，可以有效降低器件厚度、电压值。该专利还提出采用反应磁控溅射的对向靶淀积工艺技术抑制晶态相的生成，提高获得非晶态材料的可能性，这需要至少2个靶材同时工作，溅射等离子功率1500W至4000W之间，该方法增加了实施设备和工艺控制的复杂度，且较高的等离子功率会增加对基板的损伤，长时间的淀积会引起基板升温，需要增加额外的冷却措施。该专利制备的膜层的漏电流密度1×10^-8A/cm²至1×10^-9A/cm²，也高于Kasap,S.O.建议的暗电流上限10pA/mm²。

专利(申请号为201711078675.8)提及采用宽带隙氧化物薄膜活性层将入射辐射直接转换成电子和空穴对，构造平面型结构器件暗电流低至10^-10A量级，该专利对于漏电流密度指标具有一定优势，但是存在高能X射线吸收效率较低的问题。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种表面承载有组合多层膜的基板、X射线探测器及其制备方法以解决上述技术问题。