【摘要】：輻射探測器已廣泛應(yīng)用在軍事和民用方面,在軍事方面主要用在核導(dǎo)彈制導(dǎo)技術(shù)、核武器等國防安全重點(diǎn)領(lǐng)域。在民用方面主要應(yīng)用在醫(yī)療器械以及生物工程領(lǐng)域。輻射探測器主要包括氣體探測器、閃爍體探測器和半導(dǎo)體探測器等,半導(dǎo)體探測器與其它兩種探測器相比,具有探測效率高、線性范圍好、結(jié)構(gòu)簡單、載荷小、響應(yīng)快、能量分辨率高等多種優(yōu)點(diǎn)。第三代寬帶隙半導(dǎo)體材料相比于傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料,具有禁帶寬度大、擊穿場強(qiáng)高、熱穩(wěn)定性強(qiáng)、熱導(dǎo)率高、臨界位移能大等特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn),在制備抗輻射、低噪聲、高分辨率核輻射探測器方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料。目前第三代半導(dǎo)體材料代表性材料有SiC和GaN,其中SiC在抗輻射方面具有更為突出的特性,因此SiC材料適合于制備輻射探測器。本論文的研究工作是基于半導(dǎo)體器件及工藝仿真軟件Silvaco-TCAD展開的,針對4H-SiC肖特基結(jié)型和PIN結(jié)型α粒子輻射探測器的器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真及優(yōu)化。對于4H-SiC肖特基結(jié)型α粒子輻射探測器的研究,主要研究了器件結(jié)構(gòu)、器件工作時(shí)的反向I-V及C-V特性以及外延層厚度、不同外延層摻雜濃度對器件性能的影響;以及針對4H-SiC肖特基結(jié)型α粒子輻射探測器的漏電機(jī)制,對添加鈍化層和終端保護(hù)結(jié)構(gòu)后對器件性能的影響。對于4H-SiC PIN結(jié)型一維位置靈敏α粒子輻射探測器的研究,主要研究P區(qū)摻雜濃度和厚度對于器件性能的影響;以及條形單元內(nèi)條寬L和條間距S的相對長度對探測有效面積及靈敏度的影響。利用SRIM-2013程序包確定了適用于5.486Me V的α粒子輻照需要的SiC靈敏區(qū)厚度為18.22μm。肖特基結(jié)型α粒子探測器的仿真結(jié)果為,4H-SiC肖特基結(jié)型α粒子輻射探測器反向I-V特性及C-V特性隨外延層摻雜濃度的增加而增加,結(jié)合實(shí)際4H-SiC材料的制備工藝,最終選取外延層的摻雜濃度為1×1014cm-3。探測器工作電壓最優(yōu)值為反向-50V。對于終端保護(hù)金屬場板的優(yōu)化,得到介質(zhì)層厚度為1.25μm、場板長度為20μm時(shí)能最大限度地平衡肖特基接觸處的電場。PIN結(jié)型一維位置靈敏α粒子探測器的仿真結(jié)果為,當(dāng)條形單元內(nèi)條寬L為100μm時(shí),條間距S的最優(yōu)值為35μm。一維位置靈敏探測器的位置探測有效面積百分比為75%。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TL814

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本文編號：2793308