课题基金 / 基金详情

基于低温原位掺杂技术的大面积硅漂移探测器研究

批准号:
62074165
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
陶科
学科分类:
半导体光电子器件与集成
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
陶科

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
随着我国“神州”、“嫦娥”、“萤火”计划的进行,我国深空探测将进入一个全新的时期,研制具有高能量分辨率的大面积硅漂移探测器(SDD)对于突破国内脉冲星自主定位导航系统的技术瓶颈具有极其重要的意义。由于传统的SDD采用离子注入技术形成PN结,制备工艺的温度较高,导致衬底质量劣化,而且注入过程导致衬底表面损伤,器件漏电流增大,不利于器件能量分辨率的提高。本项目采用TCAD软件建立SDD的器件物理结构模型,通过仿真模拟明确了高能量分辨率大面积SDD的结构设计机理。创新的设计双面对称阳极穿通型SDD,将硅锗薄膜的低温原位掺杂技术应用到SDD,并对其工艺制备技术进行深入研究,制备工艺温度不超过550oC。合理设计SDD的漂移环、保护环及分压器,逐步攻克高能量分辨率SDD在制备工艺及测试等环节的关键技术难点,为我国高能量分辨率大面积SDD突破提供重要理论和技术基础。
英文摘要
With the implementation of China's "shenzhou", "chang’ e", "Yinghuo" plans, deep space exploration in our country will enter a new period. The development of Silicon Drift Detector (SDD) with high energy resolution is of great significance to breakthrough the technical bottleneck of pulsar autonomous navigation system. The traditional SDD was fabricated by ion implantation, and the process temperature is so high that the substrate quality was degraded. Further, the substrate surface was damaged during the implantation, resulting in high leak current of the detector, and thus a low energy resolution. In this project, TCAD will be applied to establish the physical structure model of SDD, and the mechanism of designing high energy resolution large-area SDD will be clear. Novel SDD is designed with double-side symmetric structure, where anodes are connected by a punched hole. Meanwhile, in-situ doped SiGe thin films prepared at low temperature (≤ 550oC) will be applied into SDD, and the whole fabrication process will be intensively studied. The drift rings, protection rings and the voltage divider of SDD will be precisely designed, and the key technical difficulties in the preparation process and test of high-energy resolution SDD will be solved. Finally, important theoretical and technical basis of high energy-resolution large-area SDD can be provided for our country.
硅漂移探测器凭借其极小的阳极电容、很高的计数率以及优异的能量分辨率,在航空航天、高能物理、医学成像、工业检测等领域发挥着重要的作用。但硅漂移探测器依旧还存在的器件漏电流大、功能区形成繁琐等问题,这限制了硅漂移探测器的器件性能进一步提高。针对上述问题,本基金项目"基于低温原位掺杂技术的大面积硅漂移探测器研究",首先对硅漂移探测器器件的阳极区和漂移区结构分别做了比较系统的理论设计和器件验证工作,旨在提高器件阳极的电子收集效率以及降低器件漂移区产生的漏电流,从而提升器件性能。其次,利用CVD制备低温的SiGe薄膜,用于硅漂移探测器中来解决各个功能区,解决了传统方法制备功能区复杂昂贵的问题(原有的是有离子注入技术为主)。最后,我们利用低温原位掺杂薄膜工艺及表面钝化技术,制备了大面积硅漂移探测器,并通过器件结构和器件电压优化来进一步提升器件的性能,硅漂移探测器的器件于-40°C的工作温度下,在241Am放射源的13.81 keV X光子峰处取得了725 eV的能量分辨率。最后,通过优化调节器件的电压参数来提高阳极收集空穴的效率,我们成功的将器件的能量分辨率改善至660 eV,这是目前基于低温原位方法制备的硅漂移探测器获得的最好器件性能。
基于隧穿氧化物钝化接触(TOPCon)技术的叉指背接触(IBC)晶体硅太阳电池的研究
  • 批准号:
    51702355
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    陶科
  • 依托单位:
国内基金
海外基金