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    硅微通道內連續打拿極的制作方法技術

    技術編號:3150653 閱讀:203 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
    硅微通道內連續打拿極的制作方法涉及到的是一種在長徑比大于40的硅單晶基體微孔深通道內制作連續打拿極的方法,最終制得微通道板,屬于光電成像技術領域?,F有采用玻璃骨架制作的微通道板噪聲高、分辨率低。本發明專利技術采用硅單晶微通道陣列骨架作為微通道板基體,先在硅單晶微通道陣列骨架表面制作SiO↓[2]絕緣層,再在該絕緣層上制作硅結晶導電層,最后將該導電層表層一部分硅熱敏化,制作二次電子發射層,完成打拿極的制作。當一次電子能量為50~100eV時,其二次電子發射系數可達到1.25~2.50,電子增益達到10↑[4]~10↑[5],并且,按照上述方法制作連續打拿極的微通道板分辨率得到提高,噪聲得到降低??蓱糜谖⒐庖挂暭夹g領域。

    【技術實現步驟摘要】

    本專利技術涉及到的是一種在長徑比大于40的硅單晶基體微孔深通道內制作連續打拿極的方法,最終制得微通道板,屬于光電成像

    技術介紹
    微通道板是一種具有二次電子發射從而產生電流增益作用的電子倍增器件,與光電陰極、熒光屏一同組成光電成像裝置。見圖1、圖2所示,微通道板1上規則排列微通道2,形成微通道陣列?,F有的微通道板其基質通常是含鉛、鉍等重金屬氧化物的硅酸鹽玻璃,經過燒氫處理,見圖3所示,在微通道板骨架3表面,包括上端面4、下端面和微通道2的通道壁上還原出一些重金屬原子,從而形成導電率在半導體范圍內,并具有二次電子倍增能力的二次電子發射層5,也就完成了連續打拿極的制作。另外,在現有技術中出現了一種硅單晶微通道陣列骨架6,見圖4所示,其微通道7的直徑能夠小于5μm,在高溫下骨架仍能保持形狀不變。
    技術實現思路
    已知技術在玻璃骨架的制作過程中,不可避免地會混入雜質,致使所制作的微通道板噪聲較大。另外由于其制作工藝所限,微通道的直徑一般大于8μm,導致所增強的二維電子圖象分辨率較低。雖然現有技術中的硅單晶微通道陣列骨架其微通道直徑能夠小于5μm,但是,尚未出現如何在其微通道內制作連續打拿極的技術方案,另外,由于該骨架與現有的玻璃骨架相比耐高溫。于是,確定本專利技術的目的為采用已知的硅單晶微通道陣列骨架,并完成在微通道內制作連續打拿極的過程,于是,我們專利技術了一種。本專利技術是這樣實現的,見圖5、圖6所示,采用硅單晶微通道陣列骨架6作為微通道板基體,然后,第一步,在硅單晶微通道陣列骨架6表面制作SiO2絕緣層8;第二步,在所述絕緣層8上制作硅結晶導電層9;第三步,將所述導電層9表層一部分硅熱敏化,制作二次電子發射層10。由于硅單晶是一種半導體,硅單晶微通道陣列骨架整體上電阻率偏低。而電子倍增器件要求只能是微通道表面導電,所以,當在硅單晶微通道陣列骨架表面上制作絕緣層后,可以避免骨架整體導電。為了能夠產生符合要求的電子增益,如104~105,必須另行制作二次電子發射層,在制作二次電子發射層之前,作為過渡,需要在絕緣層上先行制作導電層,然后,在導電層的基礎上再制作二次電子發射層,最終完成了打拿極的制作。由于采用已知技術中的硅單晶微通道陣列骨架,其微通道直徑可以達到2~5μm,所以,按照本專利技術之方法制作的微通道板其分辨率大幅度提高。由于與玻璃骨架相比,硅單晶微通道陣列骨架能夠耐高溫,從而使得上述先后制作絕緣層、導電層以及二次電子發射層的步驟得以實現。由于本專利技術之方法完全不同于現有在玻璃骨架上以燒氫還原為核心步驟生成二次電子發射層的方法,從而避免了雜質的混入,降低了微通道板的噪聲。附圖說明圖1是微通道板外觀示意圖。圖2是微通道板在圖1A-A處剖視示意圖。圖3是已知技術在玻璃骨架表面制作二次電子發射層在圖2的基礎上局部放大示意圖。圖4是已知技術硅單晶微通道陣列骨架局部放大示意圖。圖5是本專利技術在硅單晶微通道陣列骨架表面制作絕緣層局部放大示意圖。圖6是本專利技術在絕緣層上分步制作導電層、二次電子發射層在圖5的基礎上的局部放大示意圖。具體實施例方式本專利技術具體是這樣實現的,見圖5、圖6所示,采用硅單晶微通道陣列骨架6作為微通道板基體,然后,第一步,首先采用熱氧化法在硅單晶微通道陣列骨架6表面制作絕緣層8,將硅單晶微通道陣列骨架6置于氧氣中,溫度850~1100℃,壓力1.1~1.3atm,時間30~60min,氧與硅單晶微通道陣列骨架6表面的硅反應生成SiO2,形成SiO2絕緣層8,厚度100~150nm;然后采用低壓化學氣相沉積法(LPCVD),將已生成絕緣層的硅單晶微通道陣列骨架6再置于正硅酸乙脂(TEOS)蒸汽中,該正硅酸乙脂蒸汽汽源溫度控制在20~30℃范圍內,在溫度700~750℃、壓力150~250mTorr的氣相沉積條件下,正硅酸乙脂熱分解,在硅單晶微通道陣列骨架6表面沉積SiO2,又形成SiO2絕緣層,該絕緣層厚度120~300nm,使絕緣層8得以加厚,絕緣層6的總厚度最終則為220~450nm。第二步,采用低壓化學氣相沉積法在絕緣層8上制作導電層9,將已經制作了絕緣層的硅單晶微通道陣列骨架6置于硅烷蒸汽中,在硅烷蒸汽中摻入分壓強為10~20mTorr氧氣,以使導電層9的電阻率控制在1011~1014Ω/□范圍內,溫度550~650℃,壓力200~260mTorr,流量5~20Sccm,時間20~60min,硅烷熱分解后在硅單晶微通道陣列骨架6表面絕緣層上沉積硅結晶層,也就是導電層9,厚度20~1000nm。第三步,采用熱敏化法制作二次電子發射層10,在溫度550~620℃、熱氧流量4~6升/分、水汽溫度100~103℃的熱敏化條件下,將導電層9表層上的一部分硅氧化,形成二次電子發射層10,厚度2~20nm,當一次電子能量為50~100eV時,其二次電子發射系數可達到1.25~2.50。本文檔來自技高網...

    【技術保護點】
    一種硅微通道內連續打拿極的制作方法,其特征在于,采用硅單晶微通道陣列骨架(6)作為微通道板基體,然后,第一步,在硅單晶微通道陣列骨架(6)表面制作SiO↓[2]絕緣層(8);第二步,在所述絕緣層(8)上制作硅結晶導電層(9);第三步,將所述導電層(9)表層一部分硅熱敏化,制作二次電子發射層(10)。

    【技術特征摘要】
    1.一種硅微通道內連續打拿極的制作方法,其特征在于,采用硅單晶微通道陣列骨架(6)作為微通道板基體,然后,第一步,在硅單晶微通道陣列骨架(6)表面制作SiO2絕緣層(8);第二步,在所述絕緣層(8)上制作硅結晶導電層(9);第三步,將所述導電層(9)表層一部分硅熱敏化,制作二次電子發射層(10)。2.根據權利要求1所述的制作方法,其特征在于,制作絕緣層(8)的具體方法為,首先采用熱氧化法,也就是將硅單晶微通道陣列骨架(6)置于氧氣中,溫度850~1100℃,壓力1.1~1.3atm,時間30~60min,生成SiO2絕緣層(8);然后采用低壓化學氣相沉積法,也就是將已生成一層絕緣層的硅單晶微通道陣列骨架(6)再置于正硅酸乙脂蒸汽中,該正硅酸乙脂蒸汽汽源溫度控制在20~30℃范圍內,在溫度700~750℃、壓力150~250mTorr的氣相沉積條件下,在硅單晶微通道陣列骨架(6)表面沉積SiO2,又形成一層SiO2絕緣層。3.根據權利要求2所述的制作方法,其特征在于,所制作的SiO2絕緣層(8)的總厚度為22...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:端木慶鐸,李野,王國政,姜德龍付申成吳奎,王新,
    申請(專利權)人:長春理工大學,
    類型:發明
    國別省市:82[中國|長春]

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