大面积金硅面垒型核辐射探测器制备工艺及其性能研究

摘要

随着核科学技术和核物理实验的研究日趋深入，核科学技术研究和公共安全都对核辐射探测技术提出了更高的要求，核辐射探测器在生活中已经成为了不可缺少的一份子。金硅面垒型核辐射探测器具有结构简单、窗薄、线性响应好、成品率高，操作方便等优点，在核辐射领域得到了广泛的应用。　　金硅面垒型核辐射探测器很早就是科研人员所研究的重点对象，由于这种类型的核辐射探测器具有诸多方面的优势，所以国内外早在70年代就存在它的研究资料。但经过整理后发现，之前国内外所研究的探测器，具有面积较小、漏电流偏大、制作和测试工艺都偏老化的缺点，同时，对于改变温度对电学特性的影响也鲜有涉及，并且没有较为系统完善的总结。所以基于已知的研究成果，深入研究大面积金硅面垒型核辐射探测器的性能与器件制备工艺很有必要。　　本文完成了金硅面垒型核辐射探测器的制备与封装，并对其性能进行了测试分析。主要工作如下：1.实验研究出了利用纯机械手段切割硅片的方法，既可以在实验条件相对简单的环境下制备出，又可以保证探测器器件的优秀性。2.根据实验条件，基于微电子工艺，制备了直径为22mm和26mm两种面积较大的探测器器件。3.自主设计了一种便于测试以及保存运输的封装结构，并对自主设计的封装结构和传统的封装结构进行了对比。4.对器件进行了电学测试，在15℃的工作温度和100V的反向偏压下，直径22mm的器件漏电流大小为1.2μA、直径26mm的器件漏电流大小为1.3μA，击穿电压均大于200V。讨论了器件电学性质与温度改变的关系，发现了探测器在-5℃的工作温度下，漏电流最佳。同时对器件进行了α粒子响应的分析，在20V反向偏压下，直径22mm器件的能谱峰值为1101.7keV，FWHM为54.82keV，能量分辨率为4.97％；直径26mm器件的能谱峰值为939.1keV，FWHM为55.1keV，能量分辨率为5.86％。

目录

声明

第1章 绪论

1.1核辐射探测器的概述

1.2硅核辐射探测器的概述

1.3主要工作内容及章节安排

第2章 金硅面垒核辐射探测器性能指标及结构设计

2.1金硅面垒型核辐射探测器理论基础

2.2金硅面垒型核辐射探测器特性参数

2.3金硅面垒型核辐射探测器材料的选择

2.4金硅面垒型核辐射探测器结构设计

2.5本章小结

第3章 金硅面垒型核辐射探测器制备工艺

3.1金硅面垒型核辐射探测器关键工艺

3.2初步工艺流程

3.3器件后续改进

3.4改进后工艺

3.5器件封装工艺

3.6本章小结

第4章 金硅面垒型核辐射探测器性能测试

4.1金硅面垒型核辐射探测器电学性能测试系统

4.2金硅面垒型核辐射探测器电学测试

4.3金硅面垒型核辐射探测器核电子学测试

4.4本章小结

第5章 总结与展望

5.1 论文总结

5.2 未来展望

致谢

参考文献