CdZnTe電容性Frisch柵探測器的電極設計及制備工藝研究.pdf

1、CdZnTe(CZT)核輻射探測器具有較高的探測效率和較好的能量分辨率，廣泛應用于x、γ射線探測和成像裝置，在國家安全防務、核探測、核控制、天體物理以及醫(yī)學成像等領域具有巨大的應用前景。但是CZT中空穴的輸運性能較差，會降低傳統(tǒng)平板器件的能譜性能，采用電容性Ffisch柵結構的CZT探測器可以克服空穴收集的問題，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)下的權重勢分布，優(yōu)化了電容性Frisch柵電極結構，研究確定了C

2、ZT電容性Frisch柵探測器的基本工藝參數(shù)，并為此設計了適用的前置放大器，從而初步研制出CZT電容性Ffisch柵探測器件，最后研究其能譜性能，提出進一步優(yōu)化的方案。主要研究內(nèi)容與結果如下： 1、采用有限元軟件對電容性Ffisch柵結構的探測器進行三維權重勢分布模擬。研究了屏蔽層長度(L)與器件高度(H)之比、絕緣層厚度(d)及其相對介電常數(shù)(ε<,r>)對于壓縮權重勢的影響。根據(jù)模擬結果得出了權重勢分布優(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不同方法制備的電容性Fnsch柵探測器進行能譜性能測試，結果驗證了模擬的結論：當L/H=100％時，能譜的分辨率最好，而絕緣層材料應選擇鈍化層+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探測器用前置放大器的特點，研制出了和本文制備的CZT電容性Fnsch柵探測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)化為電壓信號放大輸出，其放大倍數(shù)為2×10<'12>V/C。 4、對MSM結構的探測器與不同L/H值的電容性Fdsch柵結構的探測器進行了不同外加電壓的能譜性能測試，比較各項性能統(tǒng)計，結果表明：電容性Frisch柵結構的探測器極大地減小了空穴尾跡效應，在提高探