高温条件下的半导体a粒子探测器性能研究

摘要

设计制作了SiC半导体探测器,研究其在不同高温条件烘烤之后的a粒子探测性能.采用SRIM2011程序模拟了241Am源a粒子在SiC中的最大射程,确定了SiC半导体探测器外延层厚度为20um,根据设计结果,制作了灵敏面积为5mm×5mm的SiC半导体探测器,正极采用欧姆接触,负极采用肖特基接触,接触电极为Ni材料,厚度为0.1μm,外延层为4HSiC.建立了高温实验方法,从温度均匀性、温度波动性以及恒温时间角度考虑,选择了ZDXS4高温实验炉作为烘烤设备;分别在75℃、115℃、160℃、200℃、250℃、280℃、300℃、320℃、360℃条件下对探测器进行了不同时间的高温烘烤,待探测器冷却后在真空条件下进行了波形测试和能谱测试.结果显示,在360℃温度范围以内,SiC半导体探测器上升时间＜5ns,信号幅度变化＜20％,不会降低最终的.粒于探测效率,随着温度升高,能量分辨率没有显著变化.通过实验验证,利用普通焊接工艺制作的SiC半导体探测器在经过360℃高温10h烘烤之后,其对α粒子的探测性能没有显著变化.在后续验证实验中,建议采用耐高温焊接剂进行探测器焊接和封装,并在表面进行合适的保护层处理,为耐高温探测器的下程研制奠定基础.