对半导体探测器材料的基本要求 材料要求 物理要求 Ln大或Tn大 电荷收集效率高 能量分辨好 Eg大 使用温度高 抗辐照性能好 杂质浓度低 灵敏区厚度大 原子序数大 Y射线探测效率高 材料和加工工艺合适可生产有用的探测器
材料要求 物理要求 L n,p大或n,p大 电荷收集效率高 能量分辨好 Eg大 使用温度高 抗辐照性能好 杂质浓度低 灵敏区厚度大 原子序数大 射线探测效率高 材料和加工工艺合适 可生产有用的探测器 • 对半导体探测器材料的基本要求
§5-2能量测量半导体探测器 、PN结型探测器 扩散型 将一种类型的杂质扩散到另一种类型的半导体内形成P 结。通常是把五价磷在高温下(800-1000C)扩散到P型 硅中,扩散深度由调节温度和时间来控制。从而在P型 硅表面形成高浓度的N层,在P型硅和N型硅交界处就 得到了PN结。 ·结区厚1一2μm,电极和信号引出的欧姆接触利用真空沉 积或化学镀等方法实现。 优点:漏电流小,对辐射损伤不灵敏。 缺点:死层较厚,不易获得大面积PN结,生产过程中高 温处理,导致载流子寿命减小,影响能量分辨率
§5-2 能量测量半导体探测器 一、PN结型探测器 1. 扩散型 • 将一种类型的杂质扩散到另一种类型的半导体内形成PN 结。通常是把五价磷在高温下（800－1000oC)扩散到P型 硅中，扩散深度由调节温度和时间来控制。从而在P型 硅表面形成高浓度的N＋层，在P型硅和N型硅交界处就 得到了PN结。 • 结区厚1－2m，电极和信号引出的欧姆接触利用真空沉 积或化学镀等方法实现。 • 优点：漏电流小，对辐射损伤不灵敏。 • 缺点：死层较厚，不易获得大面积PN结，生产过程中高 温处理，导致载流子寿命减小，影响能量分辨率
2.面垒型 金硅面垒探测器 优点:窗薄,噪声低,不经高温处理,能量分辨率高, 能量线性响应好。工艺简单,成品率高,易于制得大面 积探测器。 主要用于测量质子、α粒子和重离子等带电粒子 重带电粒子 1500 486(86 涂金层 发生器脉冲 接地 12.2KeV 3.9Ke 5443(127%) 5513 (0.12% 十 5389(1.3% 加反向偏压 272027452770279628202845 道数
2. 面垒型 • 金硅面垒探测器 • 优点：窗薄，噪声低，不经高温处理，能量分辨率高， 能量线性响应好。工艺简单，成品率高，易于制得大面 积探测器。 • 主要用于测量质子、粒子和重离子等带电粒子
3.离子注入型 制备:利用加速器产生一定能量(5-100KeV的杂质正 离子束,直接穿透半导体表面形成PN结。常用硼离子 束轰击N型硅,或用磷离子束轰击P型硅,调节离子束 能量和强度,得到所需的掺杂深度和浓度。 优点:入射窗薄,薄至30-40nm。 缺点:能量分辨率不如面垒型,但比扩散型好。入射离 子束产生强的辐射损伤,形成大量复合和俘获中心。使 用较低能量的离子束和在一定温度下退火,可以消除这 效应
3. 离子注入型 • 制备：利用加速器产生一定能量（5－100KeV)的杂质正 离子束，直接穿透半导体表面形成PN结。常用硼离子 束轰击N型硅，或用磷离子束轰击P型硅，调节离子束 能量和强度，得到所需的掺杂深度和浓度。 • 优点：入射窗薄，薄至30-40nm。 • 缺点：能量分辨率不如面垒型，但比扩散型好。入射离 子束产生强的辐射损伤，形成大量复合和俘获中心。使 用较低能量的离子束和在一定温度下退火，可以消除这 一效应
二、锂漂移型探测器 路翻2a9由于锂在S和Ge中的电离能较 对 数 镙浓度 低,在宣温下锂全部电离,电 子进入导带内起施主作用。 0 深度 Lⅰ十半径小于S和Ge的晶格距离 N型 P型 质度⌒吐 很多,在电场作用下很容易进 锂浓度 入半导体内部,向深处扩散 受主浓度 Li和P型受主杂质B由于静电 深度 作用形成稳定的(Li计B)对,达 电场强度 偏 到补偿的目的。 形成电阻率很高的本征层(I型 电 亦称I区),本征层电场很强,是 探测器的灵敏区
二、锂漂移型探测器 • 由于锂在Si和Ge中的电离能较 低，在室温下锂全部电离，电 子进入导带内起施主作用。 • Li＋半径小于Si和Ge的晶格距离 很多，在电场作用下很容易进 入半导体内部，向深处扩散。 Li＋ 和P型受主杂质B-由于静电 作用形成稳定的(Li＋ B- )对，达 到补偿的目的。 • 形成电阻率很高的本征层(I型， 亦称I区)，本征层电场很强，是 探测器的灵敏区