【摘 要】
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硅半导体探测器由于其具有优良的物理性能,被广泛的应用于航天航空和医学等各个领域。本文主要研究了应用于航天航空领域的硅漂移探测器（SDD）和应用于医学领域的网型小像素硅探测器,在传统结构的基础上对其结构和性能进行优化和提升。由于SDD是侧向耗尽,所以运输电子的电场独立于耗尽电场,这种运输方式可以使收集电极的有效面积独立于SDD的单元面积,SDD的电容不受SDD单元面积的影响。SDD主要被用于航天航空
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硅半导体探测器由于其具有优良的物理性能,被广泛的应用于航天航空和医学等各个领域。本文主要研究了应用于航天航空领域的硅漂移探测器（SDD）和应用于医学领域的网型小像素硅探测器,在传统结构的基础上对其结构和性能进行优化和提升。由于SDD是侧向耗尽,所以运输电子的电场独立于耗尽电场,这种运输方式可以使收集电极的有效面积独立于SDD的单元面积,SDD的电容不受SDD单元面积的影响。SDD主要被用于航天航空领域,需要面积约为（2000-10000 cm~2）的阵列,如果使用小面积的SDD单元组成大的SDD阵列,会使生产成本增高、技术难度增大、同时也会减阵列中探测器的有效面积,所以大面积SDD研发则迫在眉睫。1.本文设计了带有分压电阻链和漂浮电极的SDD,本结构是在传统的同心环型SDD的结构基础上对其进行了结构优化,在同心环型SDD的阴极环之间（二氧化硅之上）利用原子层沉积技术沉积一层分压电阻链,从而解决了同心环型SDD需要外接分压器的缺点,并在阴极环之间（二氧化硅之下）注入与p型重掺杂阴极环掺杂浓度相同的漂浮电极,已达到均匀电场电势和减小漏电流的作用,提高了同心环型SDD的器件性能。2.本文采用数学变分法计算出了电子漂移到收集电极的最佳漂移轨迹。设计出了半径为1560μm的单面同心环型SDD,对其加入不同数量和尺寸漂浮电极结构的电场、电势、电子浓度和漏电流进行了模拟对比,当加入四组漂浮电极时,具有最佳的电子漂移通道,漏电流要比不加漂浮电极结构的漏电流小3个数量级。本文又设计出半径为4040μm的单面同心环型SDD,通过仿真可知,随半径的增大,漂移轨道逐渐靠近底面,若半径再随之增大,则会在底面出现击穿现象,所以单面同心环型SDD的面积不能过大。所以设计出了半径分别为10080μm和20130μm的双面同心环型SDD。3.本文还设计了一种用于医学检测方向的网型小像素探测器。通过设计收集电极的形状,从而减小收集电极的有效面积,达到减小电容提高探测器性能的目的。本文分别设计了电极形状为2×2（后文中简称n=2）和3×3（后文中简称n=3）的网型结构。本文对n=2和n=3两种结构在不同电极宽下的全耗尽电压、电势、电场、电子浓度、电容和漏电流进行模拟对比,得出当n=3时,电极宽度为5μm时的结构满足设计需求。
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