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CVD金刚石辐射探测器研制及性能测试

周海洋 朱晓东 詹如娟

CVD金刚石辐射探测器研制及性能测试

周海洋, 朱晓东, 詹如娟
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  • 电学性质优异的金刚石膜是理想的辐射探测器材料,用自支撑金刚石膜研制了辐射探测器,进行了探测器的性能测试.探测器采用的是“叉指”状共面型电极结构,探测器的有效探测区面积为3 mm×3 mm,探测器的连接接口是L16电缆头.探测器暗电流与电压呈线性变化的关系,表明金属电极与金刚石基底之间是欧姆型电接触.当两电极之间的电场场强为30 kV/cm时,探测器的暗电流仅约为01 nA,探测器信号的上升时间为590 ps,探测器的灵敏度约110 mA/W,而且探测器有较好的剂量率线性特性.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号:2008CB717800)和国家高技术研究发展计划(批准号:2003AA84TS18)资助的课题.
    [1]

    [1]Bergonzo P, Brambilla A, Tromson D, Mer C, Guizard B, Foulon F 2000 Appl Surf. Sci. 154/155 179

    [2]

    [2]Pu R A, Fan R Y, Jin Y J, Liu L Y, Lü F X, Ou-Yang X P, Pan H B, Wang L, Zhang ZH B 2008 Chin. Phys. B 17 3644

    [3]

    [3]Liu J M, Shi W M, Su Q F, Wang L J, Xia Y B 2006 Acta Phys. Sin. 55 2518 (in Chinese)[刘健敏、史伟民、苏青峰、王林军、夏义本 2006 物理学报 55 2518]

    [4]

    [4]Chen G CH, Fan R Y, Lü F X, Ou-Yang X P, Tang W ZH, Wang L, Wang W, Zhang ZH B 2006 Acta Phys. Sin. 55 2170 (in Chinese)[陈广超、范如玉、吕反修、欧阳晓平、唐伟忠、王兰、王伟、张忠兵 2006 物理学报 55 2170]

    [5]

    [5]Ma H L, Liu Zh L1994 J. of Atomic and Molecular Physics 11 387 (in Chinese)[马洪良、刘忠礼 1994 原子与分子物理学报 11 387]

    [6]

    [6]Shockley W 1961 Solid-state electron 2 35

    [7]

    [7]The RD42 Collaboration, Friedl M, Adam W,Bauer C,Berdermann E, Bergonzo P, Bogani F, Borchi E, Brambilla A 1999 Nucl. Instrum. Meth. in Phys. Res. A 435 194

    [8]

    [8]Chen Zh M, Wang J N 1999 Basic Material Physics of Semi-conductor devices (Beijing: Science Press) p249 (in Chinese)[陈治明、王建农 1999 半导体器件的材料物理学基础(北京:科学出版社)第249页]

    [9]

    [9]Faggio G, Marinelli M, Messina G, Milani E, Paoletti A, Santangelo S, Rinati G V 1999 Microsystem Technologies 6 23

    [10]

    ]Han S, Wagner R S, Gullikson E 1996 Nucl. Instrum. Meth. in Phys. Res. A 380 205

    [11]

    ]Wang H B, Ma H L, Chen ZH L, Liu ZH L, Zheng ZH J, Tang D Y, Tian Z Z, Liu R H, Chen CH, Li J, Zhang J X 1995 Nuclear Electronics & Detection Technology 15 343 (in Chinese)[王红斌、马洪良、陈正林、刘忠礼、郑志坚、唐道源、田宗载、刘仁和、陈川、李君、张俊贤 1995 核电子学与探测技术15 343]

  • [1]

    [1]Bergonzo P, Brambilla A, Tromson D, Mer C, Guizard B, Foulon F 2000 Appl Surf. Sci. 154/155 179

    [2]

    [2]Pu R A, Fan R Y, Jin Y J, Liu L Y, Lü F X, Ou-Yang X P, Pan H B, Wang L, Zhang ZH B 2008 Chin. Phys. B 17 3644

    [3]

    [3]Liu J M, Shi W M, Su Q F, Wang L J, Xia Y B 2006 Acta Phys. Sin. 55 2518 (in Chinese)[刘健敏、史伟民、苏青峰、王林军、夏义本 2006 物理学报 55 2518]

    [4]

    [4]Chen G CH, Fan R Y, Lü F X, Ou-Yang X P, Tang W ZH, Wang L, Wang W, Zhang ZH B 2006 Acta Phys. Sin. 55 2170 (in Chinese)[陈广超、范如玉、吕反修、欧阳晓平、唐伟忠、王兰、王伟、张忠兵 2006 物理学报 55 2170]

    [5]

    [5]Ma H L, Liu Zh L1994 J. of Atomic and Molecular Physics 11 387 (in Chinese)[马洪良、刘忠礼 1994 原子与分子物理学报 11 387]

    [6]

    [6]Shockley W 1961 Solid-state electron 2 35

    [7]

    [7]The RD42 Collaboration, Friedl M, Adam W,Bauer C,Berdermann E, Bergonzo P, Bogani F, Borchi E, Brambilla A 1999 Nucl. Instrum. Meth. in Phys. Res. A 435 194

    [8]

    [8]Chen Zh M, Wang J N 1999 Basic Material Physics of Semi-conductor devices (Beijing: Science Press) p249 (in Chinese)[陈治明、王建农 1999 半导体器件的材料物理学基础(北京:科学出版社)第249页]

    [9]

    [9]Faggio G, Marinelli M, Messina G, Milani E, Paoletti A, Santangelo S, Rinati G V 1999 Microsystem Technologies 6 23

    [10]

    ]Han S, Wagner R S, Gullikson E 1996 Nucl. Instrum. Meth. in Phys. Res. A 380 205

    [11]

    ]Wang H B, Ma H L, Chen ZH L, Liu ZH L, Zheng ZH J, Tang D Y, Tian Z Z, Liu R H, Chen CH, Li J, Zhang J X 1995 Nuclear Electronics & Detection Technology 15 343 (in Chinese)[王红斌、马洪良、陈正林、刘忠礼、郑志坚、唐道源、田宗载、刘仁和、陈川、李君、张俊贤 1995 核电子学与探测技术15 343]

  • [1] 王林军, 刘健敏, 苏青峰, 史伟民, 夏义本. 金刚石膜α粒子探测器的电学性能研究. 物理学报, 2006, 55(5): 2518-2522. doi: 10.7498/aps.55.2518
    [2] 吕反修, 唐伟忠, 陈广超, 欧阳晓平, 王 兰, 范如玉, 张忠兵, 王 伟. 金刚石膜探测器研制. 物理学报, 2006, 55(5): 2170-2174. doi: 10.7498/aps.55.2170
    [3] 余波, 陈伯伦, 侯立飞, 苏明, 黄天晅, 刘慎业. 化学气相沉积金刚石探测器测量辐射驱动内爆的硬X射线. 物理学报, 2013, 62(5): 058102. doi: 10.7498/aps.62.058102
    [4] 侯立飞, 李芳, 袁永腾, 杨国洪, 刘慎业. 化学气相沉积金刚石探测器测量软X射线能谱. 物理学报, 2010, 59(2): 1137-1142. doi: 10.7498/aps.59.1137
    [5] 王兰喜, 陈学康, 吴敢, 曹生珠, 尚凯文. 晶界对金刚石紫外探测器时间响应性能的影响. 物理学报, 2012, 61(3): 038101. doi: 10.7498/aps.61.038101
    [6] 刘 畅, 刘存业. CVD金刚石膜的结构分析. 物理学报, 2003, 52(6): 1479-1483. doi: 10.7498/aps.52.1479
    [7] 李荣斌. 掺杂CVD金刚石薄膜的应力分析. 物理学报, 2007, 56(6): 3428-3434. doi: 10.7498/aps.56.3428
    [8] 元 光, 郭大勃, 宋 航, 顾长志, 窦 艳. 单颗粒CVD金刚石的场发射. 物理学报, 2007, 56(1): 143-146. doi: 10.7498/aps.56.143
    [9] I. I. Vlasov, V. G. Ralchenko, A. V. Khomich, 朱宏喜, 冯惠平, 吕反修, 毛卫民. CVD金刚石薄膜孪晶形成的原子机理分析. 物理学报, 2007, 56(7): 4049-4055. doi: 10.7498/aps.56.4049
    [10] 李荣斌. 同质与异质外延掺杂CVD金刚石薄膜的结构与性能. 物理学报, 2009, 58(2): 1287-1292. doi: 10.7498/aps.58.1287
    [11] 吴俊, 马志斌, 沈武林, 严垒, 潘鑫, 汪建华. CVD金刚石中的氮对等离子体刻蚀的影响. 物理学报, 2013, 62(7): 075202. doi: 10.7498/aps.62.075202
    [12] 廖克俊, 王万录. 直流等离子体CVD法合成的金刚石膜的断裂强度研究. 物理学报, 1994, 43(9): 1559-1563. doi: 10.7498/aps.43.1559
    [13] 廖克俊, 王万录, 张振刚, 吴彬. 热灯丝CVD金刚石膜硼掺杂效应研究. 物理学报, 1996, 45(10): 1771-1776. doi: 10.7498/aps.45.1771
    [14] 苏青峰, 刘长柱, 王林军, 夏义本. 不同织构CVD金刚石膜的Hall效应特性. 物理学报, 2015, 64(11): 117301. doi: 10.7498/aps.64.117301
    [15] 廖克俊, 王万录, 冯 斌. 负偏压热灯丝CVD金刚石膜核化和早期生长的研究. 物理学报, 1998, 47(3): 514-519. doi: 10.7498/aps.47.514
    [16] 姜志刚, 梁中翥, 梁静秋, 王维彪, 方伟, 郑娜. 吸收辐射复合金刚石膜的制备及光学研究. 物理学报, 2009, 58(11): 8033-8038. doi: 10.7498/aps.58.8033
    [17] 李志全, 白兰迪, 顾而丹, 谢锐杰, 刘同磊, 牛力勇, 冯丹丹, 岳中. 一种基于金刚石多层波导结构微环谐振器的仿真分析. 物理学报, 2017, 66(20): 204203. doi: 10.7498/aps.66.204203
    [18] 张卫平, 刘宇明, 杨奕娟, 王文君, 沈主同, 陈良辰. 多晶金刚石的烧结. 物理学报, 1977, 26(1): 79-82. doi: 10.7498/aps.26.79
    [19] 甘德昌. 热电探测器对辐射功率的响应. 物理学报, 1995, 44(1): 137-141. doi: 10.7498/aps.44.137
    [20] 蒋翔六, 张仿清, 张亚非, 杨映虎, 李敬起, 陈光华. 直流弧光放电化学气相沉积(CVD)法制备金刚石薄膜及其等离子体的光发射谱原位测量. 物理学报, 1990, 39(12): 1965-1969. doi: 10.7498/aps.39.1965
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-06-05
  • 修回日期:  2009-06-28
  • 刊出日期:  2010-03-15

CVD金刚石辐射探测器研制及性能测试

  • 1. 中国科学院基础等离子体物理重点实验室,中国科学技术大学物理学院近代物理系,合肥 230026
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号:2008CB717800)和国家高技术研究发展计划(批准号:2003AA84TS18)资助的课题.

摘要: 电学性质优异的金刚石膜是理想的辐射探测器材料,用自支撑金刚石膜研制了辐射探测器,进行了探测器的性能测试.探测器采用的是“叉指”状共面型电极结构,探测器的有效探测区面积为3 mm×3 mm,探测器的连接接口是L16电缆头.探测器暗电流与电压呈线性变化的关系,表明金属电极与金刚石基底之间是欧姆型电接触.当两电极之间的电场场强为30 kV/cm时,探测器的暗电流仅约为01 nA,探测器信号的上升时间为590 ps,探测器的灵敏度约110 mA/W,而且探测器有较好的剂量率线性特性.

English Abstract

参考文献 (11)

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