CdZnTe電容性Frisch柵探測(cè)器的電極設(shè)計(jì)及制備工藝研究.pdf

1、CdZnTe(CZT)核輻射探測(cè)器具有較高的探測(cè)效率和較好的能量分辨率，廣泛應(yīng)用于x、γ射線探測(cè)和成像裝置，在國(guó)家安全防務(wù)、核探測(cè)、核控制、天體物理以及醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。但是CZT中空穴的輸運(yùn)性能較差，會(huì)降低傳統(tǒng)平板器件的能譜性能，采用電容性Ffisch柵結(jié)構(gòu)的CZT探測(cè)器可以克服空穴收集的問(wèn)題，提高器件的性能。 本文采用有限元模擬分析了不同電極參數(shù)下的權(quán)重勢(shì)分布，優(yōu)化了電容性Frisch柵電極結(jié)構(gòu)，研究確定了C

2、ZT電容性Frisch柵探測(cè)器的基本工藝參數(shù)，并為此設(shè)計(jì)了適用的前置放大器，從而初步研制出CZT電容性Ffisch柵探測(cè)器件，最后研究其能譜性能，提出進(jìn)一步優(yōu)化的方案。主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)果如下： 1、采用有限元軟件對(duì)電容性Ffisch柵結(jié)構(gòu)的探測(cè)器進(jìn)行三維權(quán)重勢(shì)分布模擬。研究了屏蔽層長(zhǎng)度(L)與器件高度(H)之比、絕緣層厚度(d)及其相對(duì)介電常數(shù)(ε<,r>)對(duì)于壓縮權(quán)重勢(shì)的影響。根據(jù)模擬結(jié)果得出了權(quán)重勢(shì)分布優(yōu)化的方案：L/H=1

3、00％，ε<,r>/d>20mm<'-1>。 2、確定了CZT電容性Ffisch柵探測(cè)器的基本工藝流程及其工藝參數(shù)。根據(jù)模擬中的參數(shù)，并采用多通道能譜儀對(duì)不同方法制備的電容性Fnsch柵探測(cè)器進(jìn)行能譜性能測(cè)試，結(jié)果驗(yàn)證了模擬的結(jié)論：當(dāng)L/H=100％時(shí)，能譜的分辨率最好，而絕緣層材料應(yīng)選擇鈍化層+薄絕緣性電介質(zhì)材料的形式。鈍化層+特富龍膜的形式不但有足夠的絕緣性能，而且有良好的電容性能，其ε<,r>/d≈40mm<'-1>。

4、 3、根據(jù)電荷靈敏放大器的基本特性與CZT探測(cè)器用前置放大器的特點(diǎn)，研制出了和本文制備的CZT電容性Fnsch柵探測(cè)器相匹配的前置放大電路，該放大電路能夠很好地將電荷轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)放大輸出，其放大倍數(shù)為2×10<'12>V/C。 4、對(duì)MSM結(jié)構(gòu)的探測(cè)器與不同L/H值的電容性Fdsch柵結(jié)構(gòu)的探測(cè)器進(jìn)行了不同外加電壓的能譜性能測(cè)試，比較各項(xiàng)性能統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明：電容性Frisch柵結(jié)構(gòu)的探測(cè)器極大地減小了空穴尾跡效應(yīng)，在提高探