中子探測技術(shù)在空間輻射測量、違禁品檢測、工業(yè)以及軍事等眾多領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景。半導(dǎo)體核輻射探測器憑借其體積小、結(jié)構(gòu)簡單、探測效率高、線性范圍寬、能量分辨率好等優(yōu)勢而得到了越來越廣泛的應(yīng)用,但卻存在溫度效應(yīng)大、抗輻照特性差等諸多弊端。為解決核爆、核反應(yīng)堆堆芯、高能核物理實(shí)驗(yàn)以及深空探測等高溫高壓、強(qiáng)輻射極端環(huán)境下的中子探測問題,本文提出一種利用碳化硅材料制備具有耐高溫抗輻照特性的中子探測器的設(shè)計(jì)方案,并采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法考察了該方案的可行性。首先,介紹了中子探測的相關(guān)理論以及PIN結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體探測器的工作原理,列舉了半導(dǎo)體探測器的主要工作特性,并分析了相關(guān)影響因素。然后,運(yùn)用核物理的基礎(chǔ)知識,簡要介紹了快中子與碳化硅材料的作用機(jī)理,并以此為基礎(chǔ)對碳化硅中子探測器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)與國內(nèi)現(xiàn)有工藝水準(zhǔn),最終確定碳化硅中子探測器的制作方案,并在東莞市天域半導(dǎo)體科技有限公司、北京泰科天潤半導(dǎo)體科技有限公司以及深圳市盈鋒光電有限公司的協(xié)助下,成功完成了此次碳化硅中子探測器的制作。最后,搭建了利用探測器測量入射粒子能譜的實(shí)驗(yàn)平臺,并對α粒子、質(zhì)子和中子的能譜行進(jìn)了定... 

【文章來源】：國防科技大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

PE1O6暖壁式外延層生長系統(tǒng)

圖 3.2 PE1O6 暖壁式外延層生長系統(tǒng)生長所需的襯底為德國SiCrystal. AG公司生產(chǎn)的沿<mm) n 型 4H-SiC (0001)硅面襯底，其摻雜濃度約為 1外延層生長過程中，三氯氫硅(TCS)和乙烯(C2H4)分別體，n 型和 p 型摻雜源分別為氮?dú)?N2)和三甲基鋁(TM生長溫度控制在 1500℃~1650℃，生長壓強(qiáng)維持在 10H-SiC 外延片如圖 3.3 所示。

而且，對于 p 型碳化硅材料，形成歐姆接觸比在 n前，n 型碳化硅材料的歐姆接觸的比接觸電阻通常在 10-5 型則在 10-4~10-5Ωcm2的范圍里[37]。身實(shí)驗(yàn)條件的限制，此次歐姆接觸的形成是委托北京泰科司完成的。該公司是國內(nèi)唯一一家碳化硅研發(fā)生產(chǎn)和平臺國內(nèi)唯一一條碳化硅器件生產(chǎn)線，其產(chǎn)品質(zhì)量完全可以比平。該公司制備 n 型和 p 型歐姆接觸的過程可概括如下： 型歐姆接觸，首先將背面金屬材料通過高溫離子注入的方 5×1018cm-3的碳化硅襯底上，然后為了使注入的離子進(jìn)入晶對其進(jìn)行快速退火。對于 p 型歐姆接觸，采用相同的注入積在的摻雜濃度為 1019cm-3的 p 型外延層上，然后利用光切割圖案從掩膜轉(zhuǎn)移到正面金屬層上，再利用干法離子刻屬層上，最后與背面金屬層一起進(jìn)行高溫激活退火。在完需對其比接觸電阻以及正反向特性進(jìn)行測試。待各項(xiàng)參數(shù)外延片進(jìn)行切割。圖 3.4 為切割前碳化硅外延片的實(shí)物圖。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于4H-SiC肖特基二極管的中子探測器[J]. 蔣勇,吳健,韋建軍,范曉強(qiáng),陳雨,榮茹,鄒德慧,李勐,柏松,陳剛,李理.  原子能科學(xué)技術(shù). 2013(04)
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博士論文
[1]4H-SiC同質(zhì)外延薄膜及其高壓肖特基二極管器件研究[D]. 張發(fā)生.湖南大學(xué) 2010
[2]非故意摻雜4H-SiC本征缺陷及退火特性研究[D]. 程萍.西安電子科技大學(xué) 2010
[3]p-i-n結(jié)構(gòu)4H-SiC紫外光電二極管單管及一維陣列的研制[D]. 陳廈平.廈門大學(xué) 2007
[4]SiC器件歐姆接觸的理論和實(shí)驗(yàn)研究[D]. 郭輝.西安電子科技大學(xué) 2007
[5]SiC材料和器件特性及其輻照效應(yīng)的研究[D]. 尚也淳.西安電子科技大學(xué) 2001

碩士論文
[1]碳化硅中子探測器的研究[D]. 胡青青.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
[2]4H-SiC外延材料缺陷的檢測與分析[D]. 蓋慶豐.西安電子科技大學(xué) 2010
[3]Au/4H-SiC半透明肖特基UV光電二極管的研制[D]. 王良均.廈門大學(xué) 2006



本文編號：3534965