申请/专利权人：湘潭大学

申请日：2023-06-09

公开（公告）日：2024-06-11

公开（公告）号：CN116741845B

主分类号：H01L31/0224

分类号：H01L31/0224;H01L31/115

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.11#授权;2023.09.29#实质审查的生效;2023.09.12#公开

摘要：本发明公开了一种可控间距间隙的等间隙螺旋环大面积硅漂移探测器，探测器包括正面阳极1、正面螺旋环电极2、背面螺旋环电极3和硅基体4。本发明在设计中，螺旋环间距5为Pr，螺旋环宽度6为Wr，螺旋环间隙7为Gr，其中Pr＝Wr+Gr。在本设计中螺旋环第一环间距8为P1由参数m和k控制，间距Pr和间隙Gr都通过第一环间距P1计算得到，螺旋间隙Gr与P1的关系为：Gr＝kP10＜k＜1，螺旋间距Pr与r的关系为：m为一个实数，间隙Gr为固定值。本发明的一种可控间距间隙的等间隙螺旋环大面积硅漂移探测器，可以控制探测器的间隙宽度减小表面漏电流，提高探测器分辨率，另外可控间距间隙的设计也解决了过去的阴极环设计中探测器尺寸变大其间距和间隙变宽，形成较大无效区域的问题。

主权项：1.一种可控间距间隙的等间隙螺旋环大面积硅漂移探测器的设计方法，其特征在于，所述硅漂移探测器包括正面阳极电极1、正面可控间距间隙的等间隙螺旋阴极环2、背面可控间距间隙的等间隙螺旋阴极环3和硅基体4，所述正面可控间距间隙的等间隙螺旋阴极环2环绕设置于正面阳极电极1的外部，所述背面可控间距间隙的等间隙螺旋阴极环3设置于正面可控间距间隙的等间隙螺旋阴极环2的背面，所述正面阳极电极1、正面可控间距间隙的等间隙螺旋阴极环2和背面可控间距间隙的等间隙螺旋阴极环3均设置于硅基体4表面，所述正面阳极电极1为重掺杂的N型半导体硅，形状为圆形，尺寸为50μm至200μm，所述正面可控间距间隙的等间隙螺旋阴极环2为重掺杂的P型半导体硅，其形状为六边形的等间隙螺旋环，所述背面可控间距间隙的等间隙螺旋阴极环3为重掺杂的P型半导体硅，其形状为六边形的等间隙螺旋环，所述硅基体4为正六边形轻掺杂的N型半导体硅；所述硅漂移探测器的设计方法，包括以下步骤：步骤1：硅漂移探测器表面电场分布与螺旋环关系；步骤2：设计硅漂移探测器正面螺旋环的间距和宽度分布；步骤3：设计螺旋环旋转角度与半径的关系，获得正面可控间距间隙的等间隙螺旋阴极环设计；步骤4：设计硅漂移探测器正面和背面的电势分布，获得背面螺旋阴极环与正面螺旋阴极环的关系；步骤5：根据背面螺旋环旋转角度与半径的关系，获得背面可控间距间隙的等间隙螺旋阴极环设计；所述步骤1中电压分布是由经过螺旋形状的重掺杂P型阴极提供的，P型重掺杂阴极是通过离子注入而形成的，在径向r点，1为相邻螺旋阴极环的间距Pr，2为离子注入区域在径向r点的宽度是Wr，它定义螺旋阴极环在径向r的宽度，3为相邻注入区域的间隙Gr，其螺旋阴极环间距为:Pr＝Wr+Gr1rS为螺旋阴极环离子注入区域的方块电阻，离子注入深度是t，t是一个常数，不随r的变化而变化，r是P型重掺杂阴极的电阻率；rt＝rS2螺旋阴极环每一圈的电阻Rr也随r变化而变化：Rr＝rSarWr3rS是螺旋阴极环离子注入层的方块电阻，a是由螺旋阴极环的几何形状决定的，一圈的周长等于ar，若螺旋形状是真正的圆形，则a＝2p；在径向r点相邻螺旋阴极环的电压差DVr是：DVr＝IRr＝ErPr4IRr由欧姆定律得出，ErPr由电场积分得出；其中I是螺旋环阴极的电流，Er是在半径r点的表面电场；方程3和方程4把螺旋阴极环的几何形状及电流与SDD表面电场联系起来： 所述步骤2中对于一个螺旋阴极环的特例，即保持每环阴极间隙不变，G为常数，方程1变为：Pr＝Wr+G6在设计中螺旋阴极环间距Pr与r的关系为： 其中P1是第一个螺旋阴极环间距，r1是其第一圈的半径；在设计中螺旋间距Gr与P1的关系为：G＝kP10﹤k﹤18在实际应用中，k选为0.3k0.7，硅漂移探测器螺旋形状的阴极的宽度分布：Wr＝Pr-G9。

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权利要求：

百度查询： 湘潭大学 一种可控间距间隙的等间隙螺旋环大面积硅漂移探测器

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