[实用新型]一种填充6

说明书

一种填充⁶LiF/¹⁰B₄C混合物的半绝缘GaAs圆孔阵列中子探测器，该探测器包括半绝缘GaAs衬底、Si₃N₄钝化层、圆孔阵列、正面肖特基金属电极及背面欧姆金属电极，并在圆孔阵列内填充⁶LiF和¹⁰B₄C组成的混合物中子转换材料，中子从正面肖特基金属电极入射；圆孔结构使内部的转换材料周围均被半绝缘GaAs所包围，有效增大各向同性发射的带电粒子进入半导体材料的概率，且适当的孔径，使能量沉积相对于集中在中高能部分，使其中子探测效率受甄别阈变化影响不大，有效提高中子和伽马的甄别比；填充不同尺寸颗粒的⁶LiF和¹⁰B₄C，有利于提高转换材料填充致密度，有效提高中子探测器的探测效率。

技术领域

本实用新型涉及半导体辐射探测装置技术领域，尤其涉及一种填充⁶LiF/¹⁰B₄C混合物的半绝缘GaAs圆孔阵列中子探测器。

背景技术

半导体中子探测器的工作原理是在半导体探测器表面涂覆中子转换层，但由于中子不带电无法进行直接探测，故需要中子与中子转换层发生核反应产生具有一定能量的次级带电粒子，通过对次级带电粒子的分析进而对中子进行探测。同时为增大中子俘获概率，需要在器件表面涂覆较厚的转换层，而产生的次级带电粒子射程有限，转换层太厚也存在自吸收的问题，易导致次级带电粒子无法完全进入半导体，从而限制探测器的探测效率。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题在于提供一种填充⁶LiF/¹⁰B₄C混合物的半绝缘GaAs圆孔阵列中子探测器，以解决上述背景技术中的问题。

本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种填充⁶LiF/¹⁰B₄C混合物的半绝缘GaAs圆孔阵列中子探测器，包括半绝缘GaAs衬底、Si₃N₄钝化层、圆孔阵列、正面肖特基金属电极、背面欧姆金属电极及⁶LiF和¹⁰B₄C组成的混合物中子转换材料，其中，所述经过预处理的半绝缘GaAs衬底正面利用PECVD工艺沉积有Si₃N₄钝化层，所述沉积有Si₃N₄钝化层的半绝缘GaAs衬底上利用光刻工艺和刻蚀工艺刻蚀有圆孔阵列，所述⁶LiF和¹⁰B₄C组成的混合物中子转换材料填充至圆孔阵列以进行中子反应；同时在半绝缘GaAs衬底正面利用光刻工艺和BOE溶液刻蚀掉部分Si₃N₄钝化层以作为正面肖特基区域，而后利用电子束和热蒸发工艺在正面肖特基区域依次沉积Ti/Pt/Au以形成正面肖特基金属电极，在半绝缘GaAs衬底背面利用磁控溅射和热蒸发工艺依次沉积Mg/Au以形成背面欧姆金属电极，中子从正面肖特基金属电极入射。

在本实用新型中，所述半绝缘GaAs衬底的电子迁移率大于4000cm²/v.s，且半绝缘GaAs衬底电阻率＞1E8Ω·cm，衬底厚度为200～300μm，晶向100。

在本实用新型中，所述Si₃N₄钝化层厚度为400～800nm。

在本实用新型中，所述圆孔阵列为n×n结构，且每个圆孔的孔径为15～25μm，孔深为10～30μm，相邻孔壁间距为15～25μm。

在本实用新型中，所述正面肖特基金属电极中Ti厚度为20～40nm，Pt厚度为10～30nm，Au厚度为70～90nm。