【摘要】：半絕緣砷化鎵(Semi-insulating GaAs)作為核輻射探測器襯底材料不但能夠使探測器擁有線性范圍優(yōu)秀、能量分辨率出眾等典型半導體核輻射探測器優(yōu)點同時還讓探測器兼具載流子遷移率高、摻雜濃度低等半絕緣GaAs材料優(yōu)勢,所以該材料在核輻射探測方向有巨大應用潛力,尤其在中子探測領域。本文將半絕緣GaAs中子探測器設計為核反應法探測熱中子通量密度,選擇~6Li F作為轉(zhuǎn)換層材料,厚度設計為4μm;選定肖特基型作為半導體二極管探測器結(jié)構,并將Ti/Pt/Au設計為肖特基電極結(jié)構,其電極形狀為直徑2mm的圓形,厚度分別為10nm/40nm/70nm;Mg/Au設計為歐姆電極的結(jié)構,厚度分別為50nm/70nm,附著于整個基片背面;本文通過對半絕緣GaAs基片實施清洗工藝以及肖特基電極和歐姆電極制備工藝以完成半絕緣GaAs肖特基型二極管探測器制備,其中電極制備工藝均使用真空蒸發(fā)鍍膜與真空磁控濺射鍍膜相結(jié)合的方式實現(xiàn),本文創(chuàng)新性的使用鏤空金屬掩膜版作為遮擋層完成肖特基電極形狀制作。半絕緣GaAs肖特基型二極管探測器的I-V特性測試結(jié)果顯示其電極接觸良好,而其反向泄漏電流在-200V內(nèi)的平均電流密度不超過-6.5×10~(-7)A/cm~2,平均變化率不超過-1.0×10~-1212 A/s且在時間上的抖動極小,體現(xiàn)了半絕緣GaAs作為襯底材料的優(yōu)勢。光電導效應的驗證則證明肖特基結(jié)構在探測高頻中子脈沖信號的優(yōu)勢,5.486MeV的~(241)Am時間分辨響應測試結(jié)果顯示其對單個α射線脈沖的探測能力較強,而在-200V內(nèi)的能量分辨率不低于1.15%,則顯示其對于α射線的探測能力同樣出色。耐輻照特性測試中不同劑量電子輻射對于其電學特性以及α射線探測性能的影響顯示其對于高能輻照的耐受性較好。本文創(chuàng)新性的采用丙酮作為~6Li F粉末的分散劑與真空蒸發(fā)鍍膜工藝的相結(jié)合的方式制備~6LiF中子轉(zhuǎn)換層。其薄膜表征結(jié)果顯示不但厚度準確達到4μm,并且致密性、平整度以及元素純度較佳,對于熱中子的俘獲作用出色。最后半絕緣GaAs中子探測器對~(241)Am-Be快中子源能夠達到1.494×10~(-4)的脈沖/中子比,顯示該其對于熱中子探測能力較強,從而驗證了本文對于半絕緣GaAs中子探測器結(jié)構及制備工藝設計的合理性。
【學位授予單位】：東華理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TL816

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 劉云鵬;湯曉斌;丁丁;謝芹;陳飛達;陳達;;GaAs基β輻射伏特效應微電池的參量優(yōu)化設計研究[J];原子能科學技術;2012年S1期

2 楊洪瓊,楊瑞華,彭忠傳,王慧芳,楊建倫,胡孟春,陳旭東;GaAs:Cr探測器對聚變脈沖中子診斷的靈敏度研究[J];強激光與粒子束;1997年03期

3 丁洪林,張秀鳳,張萬昌,李江;化合物半導體GaAs CdTe核輻射探測器(英文)[J];中國核科技報告;1995年00期

相關碩士學位論文 前4條

1 丁小軍;GaAs基核輻射探測器理論模型及制備工藝研究[D];東華理工大學;2016年

2 覃裕良;4H-SiC SBD型中子探測器研究[D];西安電子科技大學;2015年

3 袁嬌;寬能譜多球中子譜儀的設計[D];中國科學院研究生院（近代物理研究所）;2014年

4 羅叢;GaAs核輻射探測器的研制[D];中國原子能科學研究院;2006年

，

本文編號：2685569