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微电子所新型高功函数异质结X射线硅漂移探测器研究获得进展

稿件来源:高频高压中心 韩超 发布时间:2020-02-28

  近日,微电子所高频高压中心贾锐研究员团队,在欧阳晓平院士指导下,创新性地将高功函数钝化接触异质结技术应用到硅漂移探测器(SDD)中,成功研制出新型SDD核心元器件。目前,该团队在硅异质结漂移探测器的器件设计、工作机理和工艺制备等方面形成了核心竞争力,并具有完全自主知识产权。 

      硅漂移探测器是高能粒子探测领域能量分辨率最高的探测器之一,主要用于探测高能粒子和X射线,具有灵敏度高、能量分辨率高和计数率高等优点,在天文观测、医疗和安检等关键领域有着重要应用。由于传统SDD器件制备需要完全依赖微电子工艺和设备,难度大、成本高,该器件及其高端探测设备的相关技术和市场长期被发达国家所垄断,且只能制备面积小于等于100 mm2的器件。 

  为加快实现SDD器件的国产化,微电子所贾锐研究员团队开展了SDD探测芯片的核心技术攻关,通过采用异质结及其平面工艺来制备SDD,极大降低了暗态漏电流(nA级别),在降低制备成本的同时提升了器件的可靠性。最终,该团队成功研制出面积分别为20 mm279 mm2314 mm2的硅漂移探测器,可清晰探测到55Fe发射的能量为5.9 keVX射线,同时可探测到241Am等放射源发射出的阿尔法粒子和X射线。 

  相应的系列研究成果发表在Solar EnergySolar Energy Materials & Solar Cells等国际刊物上。 

 

1.四寸晶圆上不同面积的硅漂移探测器  

2. 快速探测和捕获到的高分辨X射线单光子波形 

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