本發(fā)明涉及一種平面探測器表面處理方法，特別涉及一種cdznte平面探測器表面處理方法。

背景技術：

cdznte是迄今為止制造室溫γ射線和x射線探測器以及hgcdte等紅外薄膜外延襯底最為理想的半導體材料，這種理想的室溫核輻射半導體材料在很多領域都受到了關注，適用于x射線熒光分析、天體物理、安全檢查、環(huán)保、生態(tài)、核醫(yī)學和臨床醫(yī)學等領域,成為替代傳統(tǒng)探測器以及閃爍體探測器的升級換代產(chǎn)品。其晶片的表面質量是影響探測器性能的一個關鍵因素。

cdznte晶片經(jīng)過機械拋光、化學腐蝕、表面鈍化以及電極制備四個環(huán)節(jié)之后能夠進行性能探測。cdznte晶片進行機械拋光后，在近表面區(qū)會存在由應力集中、電活性缺陷、雜質及肉眼不可見的微劃痕、微凹凸面等構成的損傷層，必須用化學腐蝕可以有效去除由于機械拋光帶來的損傷層?，F(xiàn)有的腐蝕工藝是用一定比例的br-meoh對晶片腐蝕若干分鐘，獲得光亮的表面。但是用br-meoh腐蝕過的cdznte表面富te且高活性，會造成沉積電極加高偏壓后產(chǎn)生較大的漏電流，導致本底噪聲增大及能量分辨率變差，并且高活性的富te層極易在空氣被氧化以及吸附各種雜質，會給探測器性能帶來不利影響，并且不易控制。因此，cdznte晶片的表面鈍化尤為重要。表面鈍化分為濕化學法和干法。濕化學法的研究報道較多，通常在晶體表面原位生成硫化物或氧化物的鈍化膜。

文獻1：“wangx,jiew,qiangli,etal.surfacepassivationofcdzntewafers[j].materialsscienceinsemiconductorprocessing,2005,8(6):615-621.”公開了一種czt晶體表面鈍化方法。該方法使用5種鈍化劑鈍化czt晶體表面，其中nh4f/h2o2溶液效果最佳，但經(jīng)過nh4f/h2o2或h2o2鈍化后表面富te且漏電流的數(shù)量級在10^-6a。漏電流很大會嚴重影響能譜特性，不利于制成czt平面探測器。

文獻2:：何波、馬忠全等人研究hg1-xcdxte是禁帶寬度可調的的三元窄禁帶半導體，被廣泛用作紅外探測器材料。其制造過程中表面預處理和表面鈍化是器件制備的關鍵，也是最富有挑戰(zhàn)性的工藝。而hg1-xcdxte的自身陽極硫化+zns介質膜已成為hg1-xcdxte光伏器件制造中很成熟的鈍化手段，利用鈍化后表面形成寬帶隙cds起到了紅外光學窗口和過鍍層材料的作用，有利于高結晶度的zns鈍化層的生長。

文獻3：國外研究表明，陽極硫化形成的薄膜使p型hgcdte表面接近平帶狀態(tài)，從而使p型hgcdte制備的光伏器件表面漏電流減小。應明炯等人得出陽極硫化/zns復合鈍化p型mct表面有很好的界面效應。

對于hg1-xcdxte這類的低阻半導體，通過表面鈍化增加材料電阻率，能夠顯著降低材料的漏電流，達到維持材料的電學和化學穩(wěn)定性的目的。但對于czt這類高阻半導體，表面硫化得效果還需進一步證明。

文獻4：“kimkh,tapperor,bolotinikovae,etal.long-termstabilityofammonium-sulfide-andammonium-fluoride-passivatedcdmntedetectors[j].journalofthekoreanphysicalsociety,2015,66(10):1532-1536.”中研究了cmt表面硫化和氟化對探測器長期穩(wěn)定性的影響，結果顯示經(jīng)過硫化后的探測器比經(jīng)過氟化后的長期穩(wěn)定性更好。但是報道中漏電流降低幅度較小，而且未見對探測器性能改善作用。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有平面探測器表面處理方法處理后的平面探測器能量分辨率差的不足，本發(fā)明提供一種cdznte平面探測器表面處理方法。該方法在cdznte晶片腐蝕之后，用(nh4)2s溶液對cdznte晶片表面進行鈍化，鈍化后用去離子水清洗，最后用真空蒸鍍機將晶片兩面鍍上au電極。此鈍化方法去除了富te層，形成cds層沉積在晶體表面，化學計量配比得到改善，減少了電子在晶體表面的散射，腐蝕后形成的懸掛鍵被中和，有效降低了cdznte晶片表面的漏電流，提高了能量分辨率，提升了cdznte平面探測器的探測效率。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案：一種cdznte平面探測器表面處理方法，其特點是包括以下步驟：

步驟一、將czt晶片在磨拋機上先用mgo兩面粗拋，再用精拋液拋光。

步驟二、將拋光后的czt晶片清洗干燥后，再配置濃度為1:50的溴甲醇腐蝕液，將czt晶片在溴甲醇腐蝕液中靜止腐蝕2-5min，腐蝕后用去離子水清洗并干燥。

步驟三、將腐蝕后的czt晶片在半小時內用真空蒸鍍法鍍au電極，抽真空5×10^-3pa后兩面蒸鍍3-5min。

步驟四、將au電極面用光刻膠進行保護，通過側面拋光去除側面損傷層，再用雙氧水側面鈍化5-10min，最后用丙酮將光刻膠去除，清洗czt晶片后干燥，得到czt平面探測器。

步驟五、先用6517b吉時利電阻靜電計進行材料i-v曲線的測試，通過i-v測試czt平面探測器的漏電流；再用γ射線能譜響應測試系統(tǒng)測試czt平面探測器的能量分辨率。

步驟六、將測試后的czt平面探測器按照步驟一和步驟二重新處理。水浴鍋加熱至溫度65℃后，把濃度為40wt.％的硫化銨溶液水浴保溫5-10min，將czt晶片至于硫化銨溶液中硫化1-5min，硫化后用去離子水清洗并干燥。

步驟七、將硫化后的czt晶片在真空蒸鍍機中鍍au電極，蒸鍍時間為3-5min，獲得czt平面探測器。

本發(fā)明的有益效果是：該方法在cdznte晶片腐蝕之后，用(nh4)2s溶液對cdznte晶片表面進行鈍化，鈍化后用去離子水清洗，最后用真空蒸鍍機將晶片兩面鍍上au電極。此鈍化方法去除了富te層，形成cds層沉積在晶體表面，化學計量配比得到改善，減少了電子在晶體表面的散射，腐蝕后形成的懸掛鍵被中和，有效降低了cdznte晶片表面的漏電流，提高了能量分辨率，提升了cdznte平面探測器的探測效率。經(jīng)測試，czt平面探測器的能量分辨率由之前大于6.5％提高到小于4.5％。

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作詳細說明。

附圖說明

圖1是實施例1的單平面czt探測器硫化前后的i-v對比圖；

圖2是實施例1的單平面czt探測器硫化前后的能譜對比圖；

圖3是實施例2的單平面czt探測器硫化前后的i-v對比圖；

圖4是實施例2的單平面czt探測器硫化前后的能譜對比圖；

圖5是實施例3的單平面czt探測器硫化前后的i-v對比圖；

圖6是實施例3的單平面czt探測器硫化前后的能譜對比圖。

具體實施方式

以下實施例參照圖1-6。

實施例1。

步驟1、將尺寸為5×5×2mm³的czt晶片，在磨拋機上先用mgo兩面粗拋，再用精拋液拋光。

步驟2、將拋光后的czt晶片清洗干燥后，再配置濃度為1:50的溴甲醇腐蝕液，將czt晶片在溴甲醇腐蝕液中靜止腐蝕2min，腐蝕后用去離子水清洗并干燥。此步驟均在通風櫥中完成。

步驟3、將腐蝕后的czt晶片在半小時內用真空蒸鍍法鍍au電極，抽真空5×10^-3pa后兩面蒸鍍5min。

步驟4、將au電極面用光刻膠進行保護，通過側面拋光去除側面損傷層，再用雙氧水側面鈍化5min，最后用丙酮將光刻膠去除，清洗czt晶片后干燥，得到czt平面探測器。

步驟5、先用6517b吉時利電阻靜電計進行材料i-v曲線的測試，通過i-v測試czt平面探測器的漏電流；再用γ射線能譜響應測試系統(tǒng)測試czt平面探測器的能量分辨率。

步驟6、將測試后的czt平面探測器按照步驟1和步驟2重新處理。水浴鍋加熱至溫度65℃后，把濃度為40wt.％的硫化銨溶液水浴保溫5min，將czt晶片至于硫化銨溶液中硫化2min，硫化后用去離子水清洗并干燥。此步驟均在通風櫥中完成。

步驟7、將硫化后的czt晶片在真空蒸鍍機中鍍au電極，蒸鍍時間為5min，獲得czt平面探測器。

步驟8、用步驟5所述的設備進行i-v、能譜測試。

從圖1和圖2中可以看到，漏電流由硫化前1.80x10^-9a降低到9.45x10^-10a，能量分辨率由5.38％減小到4.72％。

實施例2。

步驟1、將尺寸為5×5×2mm³的czt晶片，在磨拋機上先用mgo兩面粗拋，再用精拋液拋光。

步驟2、將拋光后的czt晶片清洗干燥后，再配置濃度為1:50的溴甲醇腐蝕液，將czt晶片在溴甲醇腐蝕液中靜止腐蝕3min，腐蝕后用去離子水清洗并干燥。此步驟均在通風櫥中完成。

步驟3、將腐蝕后的czt晶片在半小時內用真空蒸鍍法鍍au電極，抽真空5×10^-3pa后兩面蒸鍍4min。

步驟4、將au電極面用光刻膠進行保護，通過側面拋光去除側面損傷層，再用雙氧水側面鈍化8min，最后用丙酮將光刻膠去除，清洗czt晶片后干燥，得到czt平面探測器。

步驟5、先用6517b吉時利電阻靜電計進行材料i-v曲線的測試，通過i-v測試czt平面探測器的漏電流；再用γ射線能譜響應測試系統(tǒng)測試czt平面探測器的能量分辨率。

步驟6、將測試后的czt平面探測器按照步驟1和步驟2重新處理。水浴鍋加熱至溫度65℃后，把濃度為40wt.％的硫化銨溶液水浴保溫8min，將czt晶片至于硫化銨溶液中硫化1min，硫化后用去離子水清洗并干燥。此步驟均在通風櫥中完成。

步驟7、將硫化后的czt晶片在真空蒸鍍機中鍍au電極，蒸鍍時間為4min，獲得czt平面探測器。

步驟8、用步驟5所述的設備進行i-v、能譜測試。

實施例3。

步驟1、將尺寸為5×5×2mm³的czt晶片，在磨拋機上先用mgo兩面粗拋，再用精拋液拋光。

步驟2、將拋光后的czt晶片清洗干燥后，再配置濃度為1:50的溴甲醇腐蝕液，將czt晶片在溴甲醇腐蝕液中靜止腐蝕5min，腐蝕后用去離子水清洗并干燥。此步驟均在通風櫥中完成。

步驟3、將腐蝕后的czt晶片在半小時內用真空蒸鍍法鍍au電極，抽真空5×10^-3pa后兩面蒸鍍3min。

步驟4、將au電極面用光刻膠進行保護，通過側面拋光去除側面損傷層，再用雙氧水側面鈍化10min，最后用丙酮將光刻膠去除，清洗czt晶片后干燥，得到czt平面探測器。

步驟5、先用6517b吉時利電阻靜電計進行材料i-v曲線的測試，通過i-v測試czt平面探測器的漏電流；再用γ射線能譜響應測試系統(tǒng)測試czt平面探測器的能量分辨率。

步驟6、將測試后的czt平面探測器按照步驟1和步驟2重新處理。水浴鍋加熱至溫度65℃后，把濃度為10wt.％的硫化銨溶液水浴保溫10min，將czt晶片至于硫化銨溶液中硫化1min，硫化后用去離子水清洗并干燥。此步驟均在通風櫥中完成。

步驟7、將硫化后的czt晶片在真空蒸鍍機中鍍au電極，蒸鍍時間為3min，獲得czt平面探測器。

步驟8、用步驟5所述的設備進行i-v、能譜測試。

從圖5和圖6中可以看到，漏電流由硫化前3.35x10^-9a降低到2.10x10^-9a，能量分辨率由4.90％減小到4.54％。