[发明专利]一种基于钙钛矿雪崩管的高灵敏度探测结构及制备方法

权利要求书

1.一种基于钙钛矿雪崩管的高灵敏度探测结构，其特征在于：包括本征钙钛矿晶体、p型外延层、空间电荷层、宽带隙钙钛矿倍增层、窄带隙钙钛矿倍增层；

所述本征钙钛矿晶体为X射线/γ射线光子的吸收和转换层；

所述钙钛矿本征吸收层下端设置p型钙钛矿晶体外延层，p型钙钛矿晶体外延层下端设置入射端电极，所述p型钙钛矿晶体外延层与钙钛矿本征吸收层之间的界面形成耗尽内建电场，用于阻挡外部载流子的注入以及抑制暗态电流；

所述钙钛矿本征吸收层上端设置重掺杂n型钙钛矿晶体外延层作为雪崩管的空间电荷层，所述钙钛矿本征吸收层与空间电荷层之间的界面形成耗尽层，用于钙钛矿本征吸收层与空间电荷层之间形成很大的电压降；

所述空间电荷层上面设置高阻宽带隙钙钛矿倍增层，高阻宽带隙钙钛矿倍增层的电压降大于高阻宽带隙钙钛矿倍增层的雪崩击穿阈值电压，通过碰撞电离，提高探测电流增益；

所述宽带隙钙钛矿倍增层上面设置窄带隙钙钛矿倍增层，所述窄带隙钙钛矿倍增层增大倍增载流子浓度，进一步提高探测电流增益；

所述窄带隙钙钛矿倍增层上端设置出射端电极，所述入射端电极接地，所述出射端电极施加正电压构成反向偏压的吸收、空间电荷和倍增分离的雪崩二极管。

2.根据权利要求1所述的一种基于钙钛矿雪崩管的高灵敏度探测结构，其特征在于：所述钙钛矿本征吸收层的厚度一般达到数毫米至一厘米，所述钙钛矿本征吸收层具有高电阻率和大载流子迁移率；

所述钙钛矿本征吸收层维持大于10⁵ V/m的电场强度，用于光生载流子有效分离以及降低噪声电流。

3.如权利要求1所述的一种基于钙钛矿雪崩管的高灵敏度探测结构的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：

1）采用溶液逆温结晶法，制备厚度超过1厘米的本征钙钛矿晶体；

2）采用溶液外延法在本征钙钛矿晶体上下两端生长外延层，并在前驱液中添加适当的金属离子，使得这些外延层分别呈现p型和n型；

3）通过晶体切割的方法暴露出p型外延层和n型外延层的晶面，在p型外延层上真空蒸镀的方法沉积入射端金属电极；

4）在n型外延层上再通过溶液外延的方法生长另外一层外延层，在前驱液中调控掺杂金属盐浓度，获得重掺杂特性；

5）在重掺杂n型外延层上，采用溶液外延法分别生长高阻的宽带隙钙钛矿倍增层和窄带隙钙钛矿倍增层；

6）在窄带隙钙钛矿倍增层上，采用真空蒸镀的方法制备出射面电极。