【摘要】：近年來SiC材料被證實(shí)可應(yīng)用于空間探測(cè)、核電站、核反應(yīng)堆等高輻射、高溫的極端環(huán)境,SiC輻射探測(cè)器在耐高溫、抗輻照、不同能量粒子探測(cè)等方面也都進(jìn)行了大量細(xì)致的工作。研究表明SiC探測(cè)器在α粒子、γ射線、中子、X射線都具有時(shí)間響應(yīng)快、溫度穩(wěn)定性好和抗輻照能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。像素探測(cè)器由于具備高空間分辨率、低噪聲以及輻射成像的特點(diǎn),同時(shí)相比于傳統(tǒng)單元探測(cè)器,它還具有對(duì)局部缺陷的良好耐受性,逐漸成為空間探測(cè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)并制備了4H-SiC肖特基像素探測(cè)器,研究了其電學(xué)特性及對(duì)α粒子的探測(cè)性能,同時(shí)研究了基于4H-SiC探測(cè)器的中子探測(cè)和探測(cè)器的抗輻照特性。首先,采用化學(xué)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(duì)樣品進(jìn)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(dá)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(cè)器的要求。根據(jù)金屬半導(dǎo)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(chǔ)上制備了SiC像素探測(cè)器器件。然后,對(duì)像素探測(cè)器各個(gè)像素點(diǎn)的電學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試分析,通過正向I-V曲線計(jì)算得到各個(gè)像素的勢(shì)壘高度和理想因子,并討論各個(gè)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(cè)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(duì)4H-SiC肖特基像素探測(cè)器各像素進(jìn)行性能測(cè)試。研究了零偏置電壓條件下各像素探測(cè)器測(cè)試系統(tǒng)輸出的信號(hào)幅度、α粒子響應(yīng)的能譜。并研究不同偏壓下各個(gè)像素對(duì)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(gè)像素的全耗盡工作電壓以及全耗盡情況下各個(gè)像素的能量分辨率。最后,提出采用~6LiF/4H-SiC對(duì)白光中子源進(jìn)行測(cè)試評(píng)估,測(cè)試結(jié)果顯示該4H-SiC探測(cè)器對(duì)白光中子源表現(xiàn)出較好的粒子探測(cè)及抗輻照性能;同時(shí)驗(yàn)證了4H-SiC輻射探測(cè)對(duì)長(zhǎng)時(shí)間、高劑量的γ射線具有較強(qiáng)的抗輻照特性。在探測(cè)器經(jīng)過連續(xù)照射94.3個(gè)小時(shí),總劑量為1000 kGy的γ射線輻照實(shí)驗(yàn)后,相比于輻照前對(duì)α粒子響應(yīng)能譜、α粒子分辨率及兩個(gè)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(xué)特性和熱學(xué)性能，首先它具有較大的禁帶寬度（2.）、較高的擊穿電場(chǎng)（0.8~3.0×1016V/cm）以及高的熱導(dǎo)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(gè)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(gè)立方位（k1，k2）和六方位（h）。制備的 SiC 材料半導(dǎo)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(chǎng)（具體參見表 1.1），所以本論文制備的像素材料為 4H-SiC。

長(zhǎng)春理工大學(xué)碩士學(xué)位論文240是受表面復(fù)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(dǎo)體 世紀(jì)初期，對(duì) SiC 的熱氧化就進(jìn)行了研究。由于在體 4H-和 3C的電學(xué)特性及高電子霍爾遷移率，所以這兩種材料很適合 MOS電場(chǎng)，SiC 上熱生長(zhǎng)的 SiO2質(zhì)量基本與 Si 上的 SiO2層的質(zhì)量相面處靠近導(dǎo)帶邊緣的高界面態(tài)密度，會(huì)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(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN304

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 葉鑫;4H-SiC肖特基結(jié)型α粒子探測(cè)器的制備與性能研究[D];大連理工大學(xué);2018年

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本文編號(hào)：2711470