【摘要】：半絕緣砷化鎵(Semi-insulating GaAs)作為核輻射探測(cè)器襯底材料不但能夠使探測(cè)器擁有線性范圍優(yōu)秀、能量分辨率出眾等典型半導(dǎo)體核輻射探測(cè)器優(yōu)點(diǎn)同時(shí)還讓探測(cè)器兼具載流子遷移率高、摻雜濃度低等半絕緣GaAs材料優(yōu)勢(shì),所以該材料在核輻射探測(cè)方向有巨大應(yīng)用潛力,尤其在中子探測(cè)領(lǐng)域。本文將半絕緣GaAs中子探測(cè)器設(shè)計(jì)為核反應(yīng)法探測(cè)熱中子通量密度,選擇~6Li F作為轉(zhuǎn)換層材料,厚度設(shè)計(jì)為4μm;選定肖特基型作為半導(dǎo)體二極管探測(cè)器結(jié)構(gòu),并將Ti/Pt/Au設(shè)計(jì)為肖特基電極結(jié)構(gòu),其電極形狀為直徑2mm的圓形,厚度分別為10nm/40nm/70nm;Mg/Au設(shè)計(jì)為歐姆電極的結(jié)構(gòu),厚度分別為50nm/70nm,附著于整個(gè)基片背面;本文通過(guò)對(duì)半絕緣GaAs基片實(shí)施清洗工藝以及肖特基電極和歐姆電極制備工藝以完成半絕緣GaAs肖特基型二極管探測(cè)器制備,其中電極制備工藝均使用真空蒸發(fā)鍍膜與真空磁控濺射鍍膜相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn),本文創(chuàng)新性的使用鏤空金屬掩膜版作為遮擋層完成肖特基電極形狀制作。半絕緣GaAs肖特基型二極管探測(cè)器的I-V特性測(cè)試結(jié)果顯示其電極接觸良好,而其反向泄漏電流在-200V內(nèi)的平均電流密度不超過(guò)-6.5×10~(-7)A/cm~2,平均變化率不超過(guò)-1.0×10~-1212 A/s且在時(shí)間上的抖動(dòng)極小,體現(xiàn)了半絕緣GaAs作為襯底材料的優(yōu)勢(shì)。光電導(dǎo)效應(yīng)的驗(yàn)證則證明肖特基結(jié)構(gòu)在探測(cè)高頻中子脈沖信號(hào)的優(yōu)勢(shì),5.486MeV的~(241)Am時(shí)間分辨響應(yīng)測(cè)試結(jié)果顯示其對(duì)單個(gè)α射線脈沖的探測(cè)能力較強(qiáng),而在-200V內(nèi)的能量分辨率不低于1.15%,則顯示其對(duì)于α射線的探測(cè)能力同樣出色。耐輻照特性測(cè)試中不同劑量電子輻射對(duì)于其電學(xué)特性以及α射線探測(cè)性能的影響顯示其對(duì)于高能輻照的耐受性較好。本文創(chuàng)新性的采用丙酮作為~6Li F粉末的分散劑與真空蒸發(fā)鍍膜工藝的相結(jié)合的方式制備~6LiF中子轉(zhuǎn)換層。其薄膜表征結(jié)果顯示不但厚度準(zhǔn)確達(dá)到4μm,并且致密性、平整度以及元素純度較佳,對(duì)于熱中子的俘獲作用出色。最后半絕緣GaAs中子探測(cè)器對(duì)~(241)Am-Be快中子源能夠達(dá)到1.494×10~(-4)的脈沖/中子比,顯示該其對(duì)于熱中子探測(cè)能力較強(qiáng),從而驗(yàn)證了本文對(duì)于半絕緣GaAs中子探測(cè)器結(jié)構(gòu)及制備工藝設(shè)計(jì)的合理性。
【學(xué)位授予單位】：東華理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TL816

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2685569