[00879157]纳米晶金刚石膜探测器件的研究

纳米晶金刚石薄膜探测器件的研究：(1)采用热丝化学气相沉积(HFCVD)方法在[100]硅衬底上生长出纳米晶金刚石薄膜。通过工艺条件优化和对衬底施加负偏压，在面积为2×2cm<'2>的[100]硅衬底上实现了纳米晶金刚石薄膜。提出了实现探测器级纳米晶金刚石薄膜的最佳制备工艺条件。获得的金刚石薄膜晶粒尺寸小于50nm、粗糙度小于20nm。(2)通过解决器件制备过程中的关键工艺(包括退火工艺、表面氧化工艺以及电接触工艺)，成功制备出纳米晶金刚石1X128阵列探测器。获得了阵列探测器在55FeX射线(5.90KeV)和241Amα粒子(5.5MeV)辐照下的响应特性。该探测器对X射线(5.9KeV)的电荷收集效率达到了34.8%。(3)自行设计并建立了一套能够满足金刚石探测器的通用读出电子学系统--微机多道谱仪，这一系统的建立对开展各类辐射探测器及半导体材料性能的研究具有重要的应用价值和指导意义，弥补了国内在此领域的不足，并为今后研究工作奠定了基础。(4)通过光电性能和脉冲高度分布(PHD)测试分析，研究了纳米晶金刚石探测器的性能；同时对探测器内的俘获(priming)效应、不同入射粒子(X射线和α粒子)的穿透机制以及辐照损伤进行了研究并得到了相应的结果，获得了器件性能与材料之间的内在联系和规律，为阵列探测器的进一步应用奠定了基础。该项目开发的纳米晶探测器能有效工作于高温下、能高速响应、抗辐射能力强并具有位置分辨能力，适用于硅探测器无法胜任的极端环境。纳米晶金刚石薄膜探测器的研制成功，有望在高能粒子物理研究、航天科技、医学、核废物处理和地震预报等多个领域得到应用，具有广阔的应用前景。