一种沟槽型微结构CsPbBr3核辐射探测器及制备工艺

本发明涉及核辐射探测，特别的涉及一种沟槽型微结构cspbbr3核辐射探测器及制备工艺。

背景技术：

1、随着核辐射探测技术的快速发展，该核辐射探测技术在核能安全监测、核事故应急响应、核医学、环境辐射监测、核物理研究等领域有着重要的应用价值，对保障人类和环境安全具有重要意义。而应用如此广泛的技术却由于存在自吸收问题，导致核辐射探测器的探测效率较低，因此实现具有灵敏体积小、探测效率高等优点的核辐射探测器迫在眉睫。

2、目前，传统平面型半导体探测器由于自吸收问题导致探测效率不高，为了解决平面型探测器探测效率低的问题，微结构半导体探测器被提出并成为国际研究的热点问题。

3、为此，提出一种沟槽型微结构cspbbr3核辐射探测器及制备工艺。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种沟槽型微结构cspbbr3核辐射探测器及制备工艺，cspbbr3作为宽禁带半导体，其核辐射探测器对比传统半导体探测器有着更宽的探测器范围等优势。同时cspbbr3具有明显优势，较高的平均原子序数(z＝48.4)使其拥有很强的射线阻挡、吸收能力，而形成的沟槽结构更是大大增加了反应材料与探测器的接触面积，以实现核辐射探测器高探测效率与吸收效率的需求。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种沟槽型微结构cspbbr3核辐射探测器，包括金属电极层，沟槽型微结构、cspbbr3吸收层、pcb板基座、金属管脚、pcb板基座阳极区、pcb板基座阴极区、阳极区管脚及阴极区管脚，所述沟槽型微结构利用光刻技术经过曝光、显影、湿法刻蚀后留下纳米级沟槽形成，所述金属电极层是利用电子束或热蒸发工艺中的一种在所得的沟槽型微结构以及cspbbr3吸收层各一侧沉积金属电极层，所述pcb板基座阳极区通过金线与沟槽型微结构一侧的顶层金属电极层相连，且pcb板基座阴极区利用导电银浆与cspbbr3吸收层一侧的底部金属电极相连，所述pcb板基座阴极区与阴极区管脚连接，所述pcb板基座阳极区与阳极区管脚阳极连接。

3、优选的，所述沟槽型微结构厚度为500nm～800nm。

4、优选的，所述沟槽型微结构利用光刻技术时，光刻的掩模版沟槽宽度为25μm～45μm，沟槽与沟道之间的间隔均为1:1。

5、优选的，所述cspbbr3吸收层的厚度500μm～800μm。

6、优选的，所述沟槽型微结构由hbr溶液经过湿法刻蚀形成的。

7、优选的，所述金属电极层厚度为50nm～250nm。

8、本发明的另一目的在于提供一种沟槽型微结构cspbbr3核辐射探测器的制备工艺，包括以下步骤：

9、s1、利用垂直布里奇曼法生长的、直径为8mm的cspbbr3单晶为原料，经过切割、机械研磨和化学抛光获得cspbbr3吸收层；

10、s2、在cspbbr3吸收层的一侧经过光刻后再利用湿法刻蚀，形成沟槽型微结构；

11、s3、将完成步骤(2)的沟槽结构cspbbr3层，利用物理气相沉积，在两侧沉积金属电极；

12、s4、对完成步骤s3得到的沟槽结构cspbbr3核辐射探测器底部一侧黏在pcb基座阴极区金属板上，利用金丝将pcb基座阳极区与沟槽结构cspbbr3核辐射探测器顶部一侧相连接；

13、s5、对完成步骤s4得到的pcb基座利用焊锡工艺焊接，pcb基座阴极区连接阴极区，pcb基座阳极区连接阳极区管脚。

14、作为本发明一种可选的实施方式，步骤s2中的光刻工艺参数为：涂光刻负胶，匀胶过程中第一转速为600rpm，时间为10s，第二转速为3000rpm，时间为10s。前烘90s、紫外曝光12s、中烘60s、显影25s、后烘60s，烘干温度为70-100℃，步骤s2中的湿法刻蚀工艺参数为：刻蚀溶液为hbr溶液。

15、在本发明中，所述的沟槽型微结构由cspbbr3吸收层经过光刻后再利用湿法刻蚀蚀刻而成，cspbbr3吸收层首先依次放入丙酮、无水乙醇各超声3min，用n2吹干样品并将样品放置在匀胶机上，在样品上旋涂一层负性光刻胶并开启匀胶机，将涂有负性光刻胶的样品放置在烘胶台上进行前烘，前烘完毕后，把样品放入单面光刻机中对齐后进行曝光，把曝光后的样品放置在烘胶台上进行中烘，中烘结束后，将样品放入显影液中进行显影，显影完毕后将样品放入无水乙醇中去除残留的显影液，将吹干的样品放置在烘胶台上进行后烘，利用胶头滴管吸取hbr对cspbbr3吸收层的沟槽结构区域进行刻蚀，最后再去除剩余光刻胶形成沟槽结构，该沟槽结构有效提高了探测效率。

16、本发明的有益效果是：

17、1)本发明所述的沟槽型微结构cspbbr3核辐射探测器，增加了高能粒子或高能射线与探测器的接触面积，有效提高了探测器的探测效率。

18、2)本发明所述的沟槽型微结构cspbbr3核辐射探测器，具有工艺简单、体积小便携性的特点，同时兼具半导体探测器的能量分辨率高、探测效率高、探测灵敏度低、探测响应线性的特性。

技术特征：

1.一种沟槽型微结构cspbbr3核辐射探测器，包括金属电极层(4)，沟槽型微结构(3)、cspbbr3吸收层(1)、pcb板基座、金属管脚、pcb板基座阳极区(6)、pcb板基座阴极区(7)、阳极区管脚(8)及阴极区管脚(9)，其特征在于，所述沟槽型微结构(3)利用光刻技术经过曝光、显影、湿法刻蚀后留下纳米级沟槽形成，所述金属电极层(4)是利用电子束或热蒸发工艺中的一种在所得的沟槽型微结构(3)以及cspbbr3吸收层(1)各一侧沉积金属电极层(4)，所述pcb板基座阳极区(6)通过金线与沟槽型微结构(3)一侧的顶层金属电极层(4)相连，且pcb板基座阴极区(7)利用导电银浆与cspbbr3吸收层(1)一侧的底部金属电极相连，所述pcb板基座阴极区(7)与阴极区管脚(9)连接，所述pcb板基座阳极区(6)与阳极区管脚(8)阳极连接。

2.根据权利要求1所述的沟槽型微结构cspbbr3核辐射探测器，其特征在于：所述沟槽型微结构(3)厚度为500nm～800nm。

3.根据权利要求1所述的沟槽型微结构cspbbr3核辐射探测器，其特征在于：所述沟槽型微结构(3)利用光刻技术时，光刻的掩模版沟槽宽度为25μm～45μm，沟槽与沟道之间的间隔均为1:1。

4.根据权利要求1所述的沟槽型微结构cspbbr3核辐射探测器，其特征在于：所述cspbbr3吸收层(1)的厚度500μm～800μm。

5.根据权利要求1或2任意一项所述的沟槽型微结构cspbbr3核辐射探测器，其特征在于：所述沟槽型微结构(3)由hbr溶液经过湿法刻蚀形成的。

6.根据权利要求1所述的沟槽型微结构cspbbr3核辐射探测器，其特征在于：所述金属电极层(4)厚度为50nm～250nm。

7.一种包含如权利要求1-6所任意一项所述的沟槽型微结构cspbbr3核辐射探测器的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤：

技术总结本发明涉及核辐射探测技术领域，具体的说是一种沟槽型微结构CsPbBr3核辐射探测器及制备工艺，包括金属电极层，沟槽型微结构、CsPbBr<subgt;3</subgt;吸收层、PCB板基座、金属管脚、PCB板基座阳极区、PCB板基座阴极区、阳极区管脚及阴极区管脚，所述沟槽型微结构利用光刻技术经过曝光、显影、湿法刻蚀后留下纳米级沟槽形成，所述金属电极层是利用电子束或热蒸发工艺中的一种在所得的沟槽型微结构以及CsPbBr<subgt;3</subgt;吸收层各一侧沉积金属电极层，所述PCB板基座阳极区通过金线与沟槽型微结构一侧的顶层金属电极层相连；本发明增加了高能粒子或高能射线与探测器的接触面积，有效提高了探测器的探测效率。技术研发人员：张明智,詹彤,汤彬,邹继军,邓文娟,黄晨涛,杨恒伟,田芳受保护的技术使用者：东华理工大学技术研发日：技术公布日：2024/9/2