專利名稱：摻鉈碘化銫(CsI:T1)薄膜的一種制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功能薄膜材料制備技術(shù)，提供了摻鉈碘化銫(CsI:Tl)薄膜的一種制
備方法。
背景技術(shù)：
自從X光被倫琴發(fā)現(xiàn)以來，它在人類面前展示了越來越廣泛的用途，從最初的X光 感光底片照片到后來的X光光電探測(cè)器件，從航空航天到高能物理，從軍事到醫(yī)療再到安 檢設(shè)備，從生產(chǎn)到生活再到科學(xué)研究、宇宙探尋，這種可怕的射線顯示出它獨(dú)有的魅力。而 其中，X射線用于的探測(cè)技術(shù)更是當(dāng)中最為重要的發(fā)展方向。CsI:Tl是一種性能優(yōu)異的閃爍體材料，不但光產(chǎn)額高而且輻照強(qiáng)度好，易于同 硅光電管進(jìn)行光譜匹配，且機(jī)械性能優(yōu)良，生產(chǎn)成本相對(duì)較低，同時(shí)能像光導(dǎo)纖維一樣被 激發(fā)。利用C⑶作為圖像記錄的X光探測(cè)系統(tǒng)中，所用CsI:Tl的作用是將X光轉(zhuǎn)換為可 記錄的可見光，其各項(xiàng)性能直接影響后面的圖像處理結(jié)果?，F(xiàn)階段，我國在X光的探測(cè)方 面所用到的閃爍體材料，無論是CsI:Tl還是NaI:Tl都還停留在塊材的階段，在中國專利 94112210. 7 “下降法生長大尺寸碘化銫(CsI)晶體新技術(shù)”、中國專利97112901. 0 “基于碘 化銫的閃爍材料及其制備方法”、中國專利200310109480. 7 “以單質(zhì)粉末為脫氧劑的摻鉈 碘化銫晶體生長技術(shù)”和中國專利96116387. 9 “非真空下降法生長摻鉈碘化銫晶體的工藝 技術(shù)”中都是制備碘化銫晶體的新技術(shù)和新工藝，碘化銫晶體的制備技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但 是國內(nèi)還未見制備摻鉈碘化銫(CsI:Tl)薄膜的報(bào)道。由于摻鉈碘化銫晶體做為塊狀材料 在應(yīng)用上存在缺陷，即體積較大、不輕便、不易集成化、與探測(cè)器相連需要額外的連接設(shè)備 (如光導(dǎo)纖維)等。所以用于X射線探測(cè)以及其他領(lǐng)域應(yīng)用的CsI:Tl晶體，體積較大，各方 面性能也有待提高，特別是在集成化方面有著很大的不足。因此，將CsI Tl晶體薄膜化，使它在薄膜級(jí)別的性能保持優(yōu)異，對(duì)此后它與X射線 探測(cè)器件的結(jié)合有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服上述的不足，提出了熱蒸發(fā)的方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)摻鉈碘化銫(CsI:Tl) 薄膜的制備，在襯底上制備出均勻、致密、與襯底粘附良好、與CMOS工藝兼容、性能優(yōu)良的 摻鉈碘化銫(CsI:Tl)薄膜。


附圖1為熱蒸發(fā)法制備CsI:Tl薄膜的工藝流程圖附圖2為蒸發(fā)舟結(jié)構(gòu)示意圖1 鉬舟；2 蒸發(fā)電極；3 =CsI (Tl)粉末。附圖3為蒸發(fā)舟示意圖(1)蒸發(fā)舟側(cè)面圖；1為5 7cm ； (2)蒸發(fā)舟俯視圖L為 8 12cm ；D 為 3 6cm附圖4為真空蒸發(fā)室結(jié)構(gòu)示意圖1 鉬舟；2 蒸發(fā)電極；3 =CsI (Tl)粉末；4 襯底基片；5 蒸發(fā)室
具體實(shí)施方案(1)原材料的選取本發(fā)明選用的原材料是純度均為99. 99%的CsI和TlI晶體，鍍膜前將兩種晶體混 和在一起，混和晶體中二者摩爾比大致為1000/(0. 5 5. 0)(2)襯底的選取選用了 P型單晶Si、η型單晶Si、玻璃材料和鍍有二氧化硅薄膜的P型單晶硅三 種基片作為襯底。(3)蒸發(fā)舟的制作選用了金屬鉬為材料，制成舟狀容器，固定在蒸發(fā)電極上。⑷熱蒸發(fā)熱蒸發(fā)系統(tǒng)采用鎢作為螺旋狀的電阻加熱源，對(duì)基片進(jìn)行電阻加熱。將需要鍍膜 的襯底上架，同時(shí)采用鉬舟為蒸發(fā)源，鉬舟固定在電阻絲上，把CsI (Tl)粉末均勻的撒在舟 上。降下鐘罩使其完全密合，低真空抽至1.3Pa，調(diào)整充氣針閥使氣壓維持在6.7Pa，進(jìn)行 離子轟擊15分鐘以上，且轟擊電流維持在IOOmA以上；蒸發(fā)時(shí)旋轉(zhuǎn)基片架；蒸發(fā)電流小于 500mA,大于100mA，此時(shí)，蒸鍍室的真空度被抽到5. 6X 10_3pa左右，蒸鍍完畢之后，保持系 統(tǒng)原有的大氣壓約10小時(shí)，再取出基片。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)薄膜制備過程簡單、費(fèi)用低廉，制備的薄膜均勻和連續(xù)性好、易于 集成化，克服了傳統(tǒng)摻鉈碘化銫晶體做為塊狀材料在應(yīng)用上存在的體積較大、不輕便、不易 集成化、與探測(cè)器相連需要額外的連接設(shè)備(如光導(dǎo)纖維)的缺點(diǎn)，可以有力的推動(dòng)X射線 探測(cè)器集成化的發(fā)展。
權(quán)利要求
摻鉈碘化銫(CsI:Tl)薄膜的制備方法，包括(1)原材料的選取、(2)襯底的選取、(3)蒸發(fā)舟的制作、(4)通過熱蒸發(fā)法制備(CsI:Tl)薄膜；其中熱蒸發(fā)法制備薄膜的過程包括(5)固定襯底和蒸發(fā)舟，添加蒸發(fā)材料、(6)抽真空、(7)蒸發(fā)、(8)取件。
2.按權(quán)利要求1所述的摻鉈碘化銫(CsI Tl)薄膜的制備方法，其特征在于原材料是純 度均為99. 99%的CsI和TlI晶體，其混和晶體中二者摩爾比大致為1000/(0. 5 5. 0)。
3.按權(quán)利要求1所述的摻鉈碘化銫(CsI Tl)薄膜的制備方法，其特征在于所選取的硅 三種不同的材料作為襯底分別為Φ型單晶Si、n型單晶Si、玻璃材料和鍍有二氧化硅薄膜 的P型單晶硅。
4.按權(quán)利要求1所述的摻鉈碘化銫(CsI:Tl)薄膜的制備方法，其特征在于蒸發(fā)舟以金屬鉬為材料，制成圖2所示的舟狀容器(1)，夾在蒸發(fā)電極(2)之間，用以盛放蒸發(fā)材料 ⑶。
5.按權(quán)利要求1所述的摻鉈碘化銫(CsI Tl)薄膜的制備方法，其特征在于通過熱蒸發(fā) 制備摻鉈碘化銫(CsI:Tl)薄膜的條件包括采用鎢作為螺旋狀的電阻蒸發(fā)源，對(duì)基片進(jìn)行 電阻加熱。低真空抽至1. 3Pa，調(diào)整充氣針閥使氣壓維持在6. 7Pa，進(jìn)行離子轟擊15分鐘以 上，且轟擊電流維持在IOOmA以上；蒸發(fā)時(shí)旋轉(zhuǎn)基片架附(圖4中(4))，電流小于500mA，大 于 100mA。
全文摘要
本發(fā)明涉及功能薄膜材料制備技術(shù)，提供了摻鉈碘化銫(CsI:Tl)薄膜的制備方法。提供了一種制備摻鉈碘化銫(CsI:Tl)薄膜的方法，采用熱蒸發(fā)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)50～100μm摻鉈碘化銫(CsI:Tl)薄膜的制備，在襯底上制備出均勻、致密、與襯底粘附良好、與CMOS工藝兼容、性能優(yōu)良的摻鉈碘化銫(CsI:Tl)薄膜，可被廣泛應(yīng)用于X射線探測(cè)器。
文檔編號(hào)C30B23/02GK101967678SQ20091006011
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2009年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者劉爽, 張佳寧, 鐘智勇 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)