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微電子所新型高功函數異質結X射線硅漂移探測器研究獲進展

發布:opticseditor    |    2020-03-05 17:18    閱讀:261
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近日,中國科學院微電子研究所高頻高壓中心研究員賈銳團隊,在中國工程院院士歐陽曉平指導下,創新性地將高功函數鈍化接觸異質結技術應用到硅漂移探測器(SDD)中,成功研制出新型SDD核心元器件。目前,該團隊在硅異質結漂移探測器的器件設計、工作機理和工藝制備等方面形成了核心競爭力,并具有完全自主知識產權。

硅漂移探測器是高能粒子探測領域能量分辨率最高的探測器之一,主要用于探測高能粒子和X射線,具有靈敏度高、能量分辨率高和計數率高等優點,在天文觀測、醫療和安檢等關鍵領域有著重要應用。由于傳統SDD器件制備需要完全依賴微電子工藝和設備,難度大、成本高,該器件及其高端探測設備的相關技術和市場長期被發達國家所壟斷,且只能制備面積小于等于100 mm2的器件。

為加快實現SDD器件的國產化,賈銳團隊開展了SDD探測芯片的核心技術攻關,通過采用異質結及其平面工藝來制備SDD,極大降低了暗態漏電流(nA級別),在降低制備成本的同時提升了器件的可靠性。最終,該團隊成功研制出面積分別為20 mm2、79 mm2和314 mm2的硅漂移探測器,可清晰探測到55Fe發射的能量為5.9 keV的X射線,同時可探測到241Am等放射源發射出的阿爾法粒子和X射線。

相應的系列研究成果發表在Solar Energy、Solar Energy Materials & Solar Cells等國際刊物上。


圖1.四寸晶圓上不同面積的硅漂移探測器

圖2. 快速探測和捕獲到的高分辨X射線單光子波形

來源: 微電子研究所

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