【摘要】：近年來SiC材料被證實可應用于空間探測、核電站、核反應堆等高輻射、高溫的極端環(huán)境,SiC輻射探測器在耐高溫、抗輻照、不同能量粒子探測等方面也都進行了大量細致的工作。研究表明SiC探測器在α粒子、γ射線、中子、X射線都具有時間響應快、溫度穩(wěn)定性好和抗輻照能力強等優(yōu)點。像素探測器由于具備高空間分辨率、低噪聲以及輻射成像的特點,同時相比于傳統(tǒng)單元探測器,它還具有對局部缺陷的良好耐受性,逐漸成為空間探測領(lǐng)域的研究熱點。本文設計并制備了4H-SiC肖特基像素探測器,研究了其電學特性及對α粒子的探測性能,同時研究了基于4H-SiC探測器的中子探測和探測器的抗輻照特性。首先,采用化學氣相沉積同質(zhì)外延SiC薄膜,通過原子力顯微鏡和Raman光譜對樣品進行表面形貌和晶體結(jié)構(gòu)分析。結(jié)果顯示不同的樣品表面形貌基本相同,表現(xiàn)出較好的均一性,而且表面粗糙度可達3.91 nm;Raman光譜表明SiC薄膜具有單一的晶型且晶體質(zhì)量良好,滿足制備像素探測器的要求。根據(jù)金屬半導體接觸理論、工藝成熟條件以及肖特基二極管的熱穩(wěn)定性,確定了形成歐姆接觸和肖脫基接觸所需的電極材料,其中,歐姆接觸電極材料為Al、Ti和Au,肖特基接觸電極材料為Ni和Au。在此基礎上制備了SiC像素探測器器件。然后,對像素探測器各個像素點的電學性能進行測試分析,通過正向I-V曲線計算得到各個像素的勢壘高度和理想因子,并討論各個像素的一致性和差異;通過反向I-V、C-V曲線得到了像素探測器各像素的漏電流、結(jié)電容等參數(shù)。采用能量分別為5.15 MeV(~(239)Pu)和5.48 MeV(~(241)Am)的輻射源對4H-SiC肖特基像素探測器各像素進行性能測試。研究了零偏置電壓條件下各像素探測器測試系統(tǒng)輸出的信號幅度、α粒子響應的能譜。并研究不同偏壓下各個像素對兩種能量的α粒子輻射源的能譜變化規(guī)律,在低電壓條件下低能拖尾現(xiàn)象隨著偏壓的增加而逐漸消失,確定各個像素的全耗盡工作電壓以及全耗盡情況下各個像素的能量分辨率。最后,提出采用~6LiF/4H-SiC對白光中子源進行測試評估,測試結(jié)果顯示該4H-SiC探測器對白光中子源表現(xiàn)出較好的粒子探測及抗輻照性能;同時驗證了4H-SiC輻射探測對長時間、高劑量的γ射線具有較強的抗輻照特性。在探測器經(jīng)過連續(xù)照射94.3個小時,總劑量為1000 kGy的γ射線輻照實驗后,相比于輻照前對α粒子響應能譜、α粒子分辨率及兩個能量的全能峰面積均未出現(xiàn)明顯的變化。
【圖文】：

來了積極意義。 碳化硅材料特性.1 SiC 材料基本特性SiC 材料具有優(yōu)異的電學特性和熱學性能，首先它具有較大的禁帶寬度（2.）、較高的擊穿電場（0.8~3.0×1016V/cm）以及高的熱導率（4.9 Wcm-1K-1），這以使 SiC 器件持續(xù)工作在高溫、高功率和高頻的特殊環(huán)境。SiC 材料的一個就是同質(zhì)多型，按照不同的堆垛的順序，將立方結(jié)構(gòu)稱為 3C-或β-SiC，六方為 2H-、4H-、6H-SiC 等，，目前可以由 Laue Pattern 區(qū)分 200 多種不同的 SiC另外立方和六方體中存在一些非平衡晶格：3C：立方位（k），4H：立方位（方位（h），6H：兩個立方位（k1，k2）和六方位（h）。制備的 SiC 材料半導常用的晶體結(jié)構(gòu)為 4H 型、6H 型以及 3C 型結(jié)構(gòu)，如圖 1.1 所示。由于 4H-S大的禁帶寬度，更高的擊穿電場（具體參見表 1.1），所以本論文制備的像素材料為 4H-SiC。

長春理工大學碩士學位論文240是受表面復合的影SiO2界面特性料由于受熱而被氧化，所以可以作為制作金屬-氧化物-半導體 世紀初期，對 SiC 的熱氧化就進行了研究。由于在體 4H-和 3C的電學特性及高電子霍爾遷移率，所以這兩種材料很適合 MOS電場，SiC 上熱生長的 SiO2質(zhì)量基本與 Si 上的 SiO2層的質(zhì)量相面處靠近導帶邊緣的高界面態(tài)密度，會使 MOSFET 溝道電子遷器件的性能。如圖 1.2 所示，為 SiC/SiO2界面態(tài)密度 Dit由三種不
【學位授予單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN304

【參考文獻】

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本文編號：2711470