硒化镉室温核辐射探测器的表面电极研究

论文摘要

硒化镉（CdSe）是直接跃迁宽禁带隙的Ⅱ—Ⅵ族化合物半导体材料。由于它具有平均原子序数较高,禁带宽度较大,晶体中电子和空穴迁移率较大,载流子迁移率-寿命积较大等良好的物理性能,使得CdSe成为一种很有前途的制作室温核辐射探测器的新材料。而在制作CdSe室温核辐射探测器的工艺过程中,电极的制备工艺是最为关键的工艺之一。 本文在系统论述核核辐射与物质的作用原理和探测器结构特性基础上,分析探测器表面电极制备工艺对CdSe核辐射探测器漏电流、极化的影响,得到如下创新性结果: 241Am的γ射线与CdSe单晶材料作用方式主要为光电效应,从理论上计算出γ射线入射到CdSe材料的深度及一定偏压下的输出脉冲,推断出Am241的γ射线只是在晶片表面与CdSe的原子发生光电效应,且在一定条件下所产生的脉冲信号大小为毫伏级。 运用XPS光电子能谱对湿氧、干氧制备CdSe晶片表面氧化层的成分进行分析发现,湿氧钝化后CdSe（110）表面上形成化合物为SeOx（x<1）,SeO2、Cd（OH）2和CdCO3,生成高电阻的稳定氧化层,出现Se偏析现象,而干氧钝化后CdSe（110）表面形成CdSe本底、过渡态SeOx（x<1）、Cd（OH）2、以及吸附的O2、CO2、和H2O,也出现Se偏析现象。 采用C和In两种电极材料制备出了MSM、MIS及单面栅极结构的CdSe室温核核辐射探测器并进行Ⅳ测试,结果发现:在MSM结构中影响探测器漏电流的因素为电子注入、电极与CdSe半导体材料的接触势垒和CdSe接触

论文目录

• 第一章 概论
• 1.1 引言
• 1.2 室温核辐射探测器材料研究现状
• 1.2.1 几种可用于室温核辐射探测器的材料
• 1.2.2 CdSe材料的特性
• 1.2.3 几种核辐射探测器及其电极结构
• 第二章 核辐射与CdSe的作用方式
• 2.1 核辐射分类
• 2.2 核辐射与物质的作用
• 2.2.1 电子与物质的相互作用
• 2.2.2 重带电粒子与物质的相互作用
• 2.2.3 γ射线与物质的相互作用
• 2.3 核辐射与CdSe的作用
• 2.3.1 脉冲的形成
• 2.3.2 脉冲的大小
• 241Am的γ射线与CdSe材料的作用'>2.3.3²⁴¹Am的γ射线与CdSe材料的作用
• 第三章 MIS结构与MS结构的电子输运
• 3.1 MS结构的电子输运
• 3.1.1 理想的MS结构
• 3.1.2 表面态、肖特基接触和欧姆接触
• 3.2 MIS结构的电子输运
• 3.2.1 理想的MIS结构
• 3.2.2 表面态、表面势和空间电荷分布
• 3.3 CdSe探测器的电极制备结构
• 第四章 CdSe探测表面钝化
• 4.1 CdSe探测器的表面湿氧钝化工艺
• 4.2 CdSe表面钝化后XPS分析
• 4.2.1 CdSe（110）晶面的湿氧钝化的XPS分析
• 4.2.2 CdSe（001）晶面的干氧钝化工艺及XPS分析
• 4.2.3 钝化后的CdSe晶片表面元素定量分析
• 第五章 CdSe探测器的MS结构与MIS结构制备及IV测试
• 5.1 CdSe探测器漏电的理论分析
• 5.2 CdSe探测器的极化机理
• 5.3 CdSe探测器的电极结构制备及IV测试
• 5.3.1 CdSe的MSM型光电导探测器制作及IV测试
• 5.3.2 CdSe的MIS型光电导探测器制作及IV测试
• 5.3.3 CdSe核辐射探测器的MSM结构与MIS结构的比较
• 5.3.4 CdSe核辐射探测器的单面电极结构制备与IV曲线分析
• 第六章 结论
• 参考文献
• 硕士期间发表论文及参加的科研项目
• 声明
• 致谢