螺旋线性硅漂移探测器及其设计方法与流程

技术特征：
1.螺旋线性硅漂移探测器，其特征在于，包括长方体状的硅基底(4)，硅基底(4)顶面相对的两个边缘处都设有收集阳极(1)，所述收集阳极(1)之间设有链条状的正面漂移阴极(2)，所述正面漂移阴极(2)s形排布在硅基底(4)顶面，所述硅基底(4)底部设有反面漂移阴极(3)，所述收集阳极(1)、反面漂移阴极(3)上均附着有铝层(6)，所述硅基底(4)顶面和正面漂移阴极(2)顶面均附着有二氧化硅层(5)，所述正面漂移阴极(2)两端和中间的二氧化硅层(5)被刻蚀掉，其上附有铝层(6)。2.根据权利要求1所述的螺旋线性硅漂移探测器，其特征在于，所述收集阳极(1)为条状电极或数个等间距排列的块状电极。3.根据权利要求1所述的螺旋线性硅漂移探测器，其特征在于，所述反面漂移阴极(3)为片状电极或与正面漂移阴极(2)结构相同的链条状电极。4.根据权利要求1所述的螺旋线性硅漂移探测器，其特征在于，所述正面漂移阴极(2)的宽度由中间向两边逐渐增加，所述相邻正面漂移阴极(2)的间距为定值或从中间到两端逐渐增加。5.根据权利要求1所述的螺旋线性硅漂移探测器，其特征在于，所述硅基底(4)为n型高阻硅，掺杂浓度为4
×
10
11
cm
‑3～2
×
10
12
cm
‑3，所述收集阳极(1)为n型重掺杂硅，所述正面漂移阴极(2)和反面漂移阴极(3)均为p型重掺杂硅，收集阳极(1)、正面漂移阴极(2)和反面漂移阴极(3)的掺杂浓度均为10
16
cm
‑3～10
20
cm
‑3。6.如权利要求1～5任一项所述的螺旋线性硅漂移探测器的设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1，使用公式(1.1)计算探测器中粒子漂移通道的电场edr，进而确定探测器的正面电势和正面电场e(y)；其中v
fd
表示探测器的全耗尽电压，l表示硅基底(4)长度的一半，y1表示正面漂移阴极(2)端部到收集阳极(1)的垂直距离，γ表示反面电势调节参数，0≤γ≤1，φ(y1)、φ(l)分别表示y＝y1、y＝l时φ(y)的取值，φ(y)的计算如公式(1.2)所示；当y＝y1时为施加在正面漂移阴极(2)两端的正偏压v
el
，当y＝l时为施加在正面漂移阴极(2)中间的负偏压v
out
，将v
el
、v
out
分别代入公式(1.2)可以得到φ(y1)、φ(l)的值，再将φ(y1)、φ(l)代入公式(1.1)得到edr的取值；又有其中c为常量，令计算得到φ(y)，将φ(y)代入公式(1.2)获得正面电势正面电场步骤2，确定硅基底(4)的表面电场、电势分布；|v
b
|≤v
fd
其中v
b
表示常数电势，v
out
表示正面漂移阴极(2)中间施加的负偏压；步骤3，确定正面漂移阴极(2)的宽度及相邻正面漂移阴极(2)条的间距；定义正面漂移阴极(2)相邻阴极条之间的电压降为其计算如公式(1.3)所示：正面漂移阴极(2)的方块电阻ρ
s
＝ρ/t，令w(y)＝βp(y)可得其中i表示流经正面漂移阴极(2)的电流，i取10μa～50μa，表示正面漂移阴极(2)上两点间的电阻值增量，ρ表示正面漂移阴极(2)的电阻率，t表示正面漂移阴极(2)的厚度，l表示探测器的宽度，w(y)表示正面漂移阴极(2)的宽度，p(y)＝w(y) g(y)，g(y)表示相邻正面漂移阴极(2)条的间距，β表示涉及正面漂移阴极(2)宽度的参数，1≥β≥0.6。7.根据权利要求6所述的螺旋线性硅漂移探测器设计方法，其特征在于，所述步骤3中令相邻正面漂移阴极(2)条间的间距g(y)为固定常数g，w(y)＝p(y)
‑
g，p(y)的计算如下：

技术总结
本发明公开了一种螺旋线性硅漂移探测器及其设计方法，所述探测器包括长方体状的硅基底，硅基底顶面相对的两边缘处均设有收集阳极，收集阳极间设有链条状的正面漂移阴极，正面漂移阴极呈S形排布在硅基底上，硅基底底部设有反面漂移阴极，反面漂移阴极和收集阳极上附着有铝层，硅基底和正面漂移阴极顶部设有二氧化硅层，正面漂移阴极两端和中间的二氧化硅层被刻蚀掉，其上附有铝层；本发明能够自主分压，使用方便，有效探测面积较大，电荷收集效率、能量分辨率和灵敏度较好。能量分辨率和灵敏度较好。能量分辨率和灵敏度较好。


技术研发人员：李正 熊波 龙涛
受保护的技术使用者：湖南正芯微电子探测器有限公司
技术研发日：2021.09.07
技术公布日：2021/11/21