一種光電導探測器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及探測器，具體是一種光電導探測器。
【背景技術】
[0002]半導體核輻射探測器通常采用金屬一半導體一金屬(MSM)型光電導探測器，即在高阻半導體的兩端制作兩個平板接觸電極，從而構成通常所說的平板探測器。這種探測器的主要優(yōu)點是電極結構簡單，對光子或粒子的接受角和俘獲體積大，俘獲效率高。但其缺點是由于電子和空穴輸運性能的差異，電子漂移速度快且壽命長，而空穴漂移速度慢且壽命短，因而電子電荷的收集深度遠高于空穴電荷的收集深度，從而使靠近陽極附近的空穴收集效率大大下降，使得不同入射深度的光子或粒子電離產(chǎn)生的電荷收集效率存在很大差異，進而使得探測器的能量分辨率不高。
[0003]為了提高探測器的能量分辨率，通常采用增強單載流子收集性能的非對稱電極結構，即通過電極結構的改變，使得探測器內的電場分布不再是均勻的，而是從陰極到陽極逐漸增強，從而使得陽極附近的電子和空穴電流增大，從而在一定程度上補償因空穴電荷不能有效收集而產(chǎn)生的電荷損失。
[0004]增強單載流子收集性能的電極結構主要有兩種，第一種是所謂的弗里希(Frisch)電極結構，即將在陰極和陽極之間增加一個中間電極，并使該電極與陰極等電勢，從而使陰極附近的電場減弱，而陽極附近的電場增強；第二種是所謂的共面柵電極結構，即將陽極電極一分為二，并分別施加不同的電壓，從而構成收集電極和非收集電極，由于兩個電極之間的電壓差，收集電極上的輸出信號將大于非收集電極，通過差分方法得到的信號主要來自于陽極附近的電荷收集信號，從而極大地增強了單載流子收集性能，并使能量分辨率顯著
[0005]上述的兩種增強單載流子收集性能的電極結構雖然能夠提高探測器的能量分辨率，但由于陰極附近相當大的區(qū)域電流信號被弱化，因而探測器的整體量子效率會有所降低。而且由于增加了新的電極，電極結構變得更加復雜。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種光電導探測器，其在提高探測器能量分辨率的同時不會顯著降低探測器的量子效率。
[0007]本發(fā)明的技術方案如下:
[0008]—種光電導探測器，包括半導體和位于半導體兩側的陰極和陽極，所述陰極為平板型陰極，其特征在于:所述陽極為均布有多個通孔的陽極，這些通孔的軸向沿電場的縱向，從而使得探測器內部的電場在橫向上趨于均勻化，以及陽極附近的權重場得到加強。
[0009]進一步的，所述陽極的外輪廓尺寸小于或等于陰極的外輪廓尺寸，陽極的邊沿角部為圓弧倒角。
[0010]進一步的，所述陽極上的通孔呈陣列分布。
[0011]進一步的，所述陽極上的通孔呈正多邊形或圓形。
[0012]進一步的，所述陽極為柵格電極。
[0013]進一步的，所述陽極上通孔的尺寸和數(shù)量使得探測器權重場分布的拐點距陰極的距離等于空穴在探測器中的漂移長度。
[0014]本發(fā)明提出了一種新的探測器電極結構，即采用平板陰極和柵格陽極的改進型探測器，該電極結構既不改變平板電極結構的簡潔性，又能夠改善電場分布的橫向均勻性，并增強了陽極附近的電場強度，從而增強陽極附近的載流子收集性能，而陰極附近區(qū)域的載流子收集性能基本不變，在提高能量分辨率同時又不顯著降低探測器的量子效率。
[0015]不僅如此，本探測器的漏電流和噪聲不會顯著增加，探測器的漏電流和噪聲實際上能夠控制到低于平板型電極的探測器。此外，本探測器相比平板型電極的探測器具有更低的電壓噪聲，從而使探測器的信噪比進一步提高。
[0016]另外，本探測器通過調節(jié)陽極的形狀(即陽極上通孔的尺寸和數(shù)量)、周期和占空比，可以調節(jié)權重場分布的梯度，降低了陰極附近的權重場分布，優(yōu)化陽極附近權重場增強的范圍和程度，使探測器權重場分布的拐點距陰極的距離等于空穴在探測器中的漂移長度，最大程度提高靠近陽極區(qū)域的載流子收集效率，從而實現(xiàn)更高的能譜分辨，使探測器的能譜分辨率得到進一步提高。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明一種實施例中探測器的爆炸結構圖；
[0018]圖2為現(xiàn)有技術中采用平板型電極的探測器的電場分布；
[0019]圖3為本發(fā)明的探測器的電場分布；
[0020]圖4為本發(fā)明探測器的陽極的一種具體實施例；
[0021]圖5為本發(fā)明探測器的陽極的一種具體實施例；
[0022]圖6為本發(fā)明探測器的陽極的一種具體實施例；
[0023]圖7為本發(fā)明探測器的陽極的一種具體實施例；
[0024]圖8為本發(fā)明探測器的陽極的一種具體實施例；
[0025]圖9為本發(fā)明探測器的權重場分布示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
[0027]—種光電導探測器，如圖1所示，包括半導體1和位于半導體1兩側的兩個電極，陰極2為現(xiàn)有技術中的平板型，而陽極3與陰極2不同，其沿探測器電場的縱向均布有多個通孔，使陽極3呈網(wǎng)絡狀或網(wǎng)孔狀的電極板，從而降低陽極3的有效面積，并使電場在陽極3附近得到增強，從而使得探測器內部的電場在橫向上趨于均勻化，以及陽極3附近的權重場得到加強。探測器的電場分布如圖2和圖3所示，圖2是現(xiàn)有技術中采用平板型電極的探測器的電場分布，圖3為本方案的探測器的電場分布。本案的探測器陽極3為網(wǎng)絡狀或網(wǎng)孔狀的鏤空板，使得電場分布與平板型電極的探測器存在很大差別，而這種電場分布的差別是兩種探測器性能差異的主要根源?？梢钥吹剑瑹o論是電場的橫向分布(平行于電極平面)還是縱向分布(沿探測器厚度方向)，兩種探測器均存在很大差別。
[0028]首先，從電場的橫向分布來說，由于存在邊緣效應，現(xiàn)有技術中平板型電極的探測器的電場分布并不均勻，總體上呈中間強邊緣弱的態(tài)勢，如圖2所示。這種電場分布的不均勻性將導致探測器各個區(qū)域的電荷收集效率存在差異，從而導致探測器在電極面積區(qū)域的整體能量分辨率降低。而本方案的探測器由于網(wǎng)絡狀或網(wǎng)孔狀的陽極3，使得電極的邊緣效應得到均勻分布，從而使得探測器內部電場在橫向分布上趨于均勻化。
[0029]其次，從電場的縱向分布看，由于電荷分布在電極上，在靠近陽極3的區(qū)域，本方案探測器的陽極3的框架區(qū)域電場增強，而通孔的區(qū)域電場減弱；而在遠離陽極3的區(qū)域，電場分布類似于平板型電極的探測器，大致為均勻分布，如圖3所示。從上述分析可以看出，本案的陽極3結構使探測器內部電場在橫向更加均勻，在縱向可形成優(yōu)化的電場分布，從而在不顯著降低探測效率的情況下，有效地提高探測器的能量分辨率。
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