半导体探测器

摘要： 超宽禁带氧化镓(Ga_(2)O_(3))半导体具有击穿电场强度、本征载流子浓度低和抗辐照性能良好等特性,且易于商业化生产,是在高性能核辐射探测器领域中应用的研究热点。本文介绍了Ga_(2)O_(3)半导体材料的物理特性、制备方法和器件类型;简述了Ga_(2)O_(3)半导体器件在核辐射探测领域中的国内外研究现状;总结了肖特基结型和高阻型2种辐射探测器的特性及应用方向;分析了影响Ga_(2)O_(3)半导体核辐射探测器性能的关键因素,指出Ga_(2)O_(3)半导体核辐射探测器目前研究面临的主要问题;提出了Ga_(2)O_(3)半导体核辐射探测器研究与发展方向的建议。

摘要： X射线具有波长短、穿透能力强等优点,在医学成像、安全检查、科学研究、空间通信等领域具有重要作用。半导体X射线探测器可以将X射线转换为电流信号,具有易集成、空间分辨率高、能量分辨率高、响应速度快等优点。高性能的X射线探测器应具备暗电流低、灵敏度高、响应速度快、可长时间稳定工作等特点,因此制备X射线探测器的半导体材料应具有电阻率高、缺陷少、抗辐照能力强、禁带宽度宽等性质。氧化镓(Ga_(2)O_(3))是一种新型宽禁带半导体材料,具有超宽禁带宽度、高击穿场强、高X射线吸收系数、耐高温、可采用熔体法生长大尺寸单晶等优点,是一种适合制备X射线探测器的新型材料,近年来基于Ga_(2)O_(3)的X射探测器成为辐射探测领域的研究热点之一。本文主要介绍了Ga_(2)O_(3)半导体的物理性质及其在X射线探测器方面的研究进展,分析了影响X射线探测器性能的物理机制,为提高Ga_(2)O_(3)基X射探测器的性能提供了思路。

摘要： 本文研究了电流型碳化硅探测器的最大线性电流特性,给出了最大线性电流计算方法,分析了辐射类型、灵敏区面积、灵敏区厚度和耗尽区电场强度对最大线性电流的影响,利用强脉冲X射线加速器和紫外激光源实验研究了碳化硅探测器的最大线性电流特性。研究结果表明,灵敏区面积4 cm^(2)的碳化硅探测器可获得4 A以上的线性电流,不同规格碳化硅探测器最大线性电流的理论和实验结果最大相对偏差约23%。

摘要： 碳化硅探测器是近年来新兴的半导体探测器,具有高电荷收集效率和强抗辐照特性,被广泛用于中子和带电粒子探测。本文针对电流型碳化硅探测器的时间响应特性开展研究,利用W.C.狄钦松模型理论计算和可等效δ脉冲的超快射线束响应实验分别研究了碳化硅探测器的时间特性,理论和实验结果较为一致;研究发现碳化硅探测器的具有超快时间响应特性,上升时间和响应半高宽小于2 ns;研究了碳化硅探测器时间响应的尺寸效应,获得了探测器时间响应下降时间与RC时间参数关系的经验公式。本文研究结果可为碳化硅探测器的设计、脉冲射线探测应用等提供参考。

摘要： 针对传统的硅基辐射探测器在极端环境应用中表现出抗辐照和耐高温能力差的问题,提出并实现了一种采用ZnO单晶制备的肖特基结X射线探测器,并对其各项电学特性进行了测试分析。利用磁控溅射法在ZnO单晶的两面分别制备了Au电极和Al电极;在400°C下退火使得Au-ZnO形成肖特基接触,Al-ZnO形成欧姆接触。常温暗场条件下电流特性测试结果表明:器件的反向电流与温度的倒数成指数关系;在-10 V反向偏置电压下的器件电流为15μA,10 V正向偏置电压下的电流为100μA;在偏置电压为-10 V时测量器件对X射线的响应,发现响应电流随射线电子束流的增加而增加;当加速电压为30 keV、入射X射线电子束流在1~10μA范围内时器件有较高的能量分辨率;在偏置电压为-10 V条件下对器件施加以周期性光照时,器件上升时间和下降时间分别为0.04 s和3.59 s,响应速度快且重复性好。该研究结果表明,基于ZnO单晶的Au/ZnO/Al结构的肖特基结探测器件在X射线探测领域具有较好的应用前景。

摘要： 设计了一套用于测量超导增能器束流能量的系统,并专门加工了测量装置,束流经准直后轰击金靶,通过测量散射粒子确定束流能量.探测器采用金硅面垒型半导体探测器,其信号经放大处理后进入多道分析器测量散射粒子能谱.另外基于Lab VIEW开发平台,编写了测控软件,完成了束流能量刻度、能量测量和工作相位设置,并采用CA Lab方式与EPICS数据实现共享.测试结果表明:该系统测量精度高,运行稳定可靠,可满足工程实际需求.

摘要： 小照射野的建模数据对于调强放射治疗和立体放射治疗十分重要.在加速器使用6 MV光子束条件下,采用胶片与0.01 cm3的半导体探头,在IBA Blue Phantom 2水箱与固体水中,测量0.6cm ×0.6cm至10.0 cm×10.0cm照射野的百分深度剂量(PDD)曲线、profile、点剂量等数据,并计算射野总散射因子Scp.测试结果表明:对于PDD曲线,不同的照射野情况下,半导体探头与胶片在建成区测得数据基本吻合,在水深2～ 10cm测量结果存在微小偏差,当水深超过10cm以后差距明显(达7％);对于profile曲线,不同照射野下,胶片与半导体探头测量数据无明显差异,但胶片具有更好的空间分辨率,体现在半影区剂量跌落更明显;半导体探头、胶片剂量仪测得的点剂量与计划系统计算相同深度的点剂量比较,差异明显(最大误差分别为-2.7％、12％).分析得出:不同的测量探头,对小野物理数据测量的准确性可能存在很大差异;胶片剂量仪具有优越的空间分辨率,但是胶片的吸收剂量范围有限,具有能量和方向依赖性.

摘要： 矿浆品位的测量一直是选矿行业的研究重点与技术难点,其测量精度的实时在线反馈直接影响了选矿工艺流程自动化控制的效果.为实现对选矿工艺流程中矿浆元素品位更加准确的测量,在上一代有核在线品位分析仪的基础上改进研发了新一代无核X荧光在线品位分析仪.该新型X荧光在线品位分析仪基于STM32F407控制芯片,采用X光管与半导体探测器相结合的测量结构,其技术架构与分析原理是:X光管与半导体探测器组成测量单元,由X光管激发的X射线照射到需要测量的矿浆表面,同时半导体探测器接收矿浆中待测元素被激发出的X特征荧光;主控单元接收处理半导体探测器上传的数据信号,通过串口通讯将所测元素计数率发送给工控机上位软件;最终上位软件调用Matlab数学分析工具同时采用BP神经网络进行数据的建模分析并得出品位数值.绍兴某选矿厂现场工业试验结果表明,相比较于上一代有核品位分析仪,该新型X荧光在线品位分析仪的测量精度与运行稳定性等均有了显著的提高,各项参数均达到了设计要求.

摘要： 宽禁带半导体材料具有良好的热稳定性和抗辐照性能,作为宽禁带半导体材料之一,ZnO在半导体核辐射探测器方面具有良好的应用潜力.我们利用水热法生长了高质量高纯度的ZnO单晶晶体,经过20倍标准大气压的氧气氛下退火24小时后电阻率达到7×1012Ω·mm,获得了高阻的ZnO单晶.在此基础上以In作为衬底、35nm的Ti与ZnO进行欧姆接触、20nm的Au作为电极,制成尺寸为10mm×10mm的金属-半导体-金属(M-S-M)结构的ZnO半导体探测器;对探测器的电学性能进行测试,电阻约为2×1010Ω左右;在偏压为1000V和-1000V时,暗电流分别为90nA和-62nA,表现出了较好的耐压特性.对探测器的直流和脉冲X射线响应进行了实验研究,结果显示当探测器工作在直流状态下时,在X射线辐照剂量率在0.2-1.5Gy/s范围内探测器响应随着剂量率变化线性良好,表示该探测器对直流X射线具有较好的响应;探测器RC时间常数为1.33ns;当探测器工作在脉冲状态下时,对于脉冲X射线响应脉冲上升时间为1.6ns,说明该探测器拥有较快的时间特性.研究表明,ZnO探测器具有高阻、耐压高、对直流X射线响应线性好、对脉冲X射线响应快的优点,能够满足作为X射线探测器的要求,然而由于晶体中缺陷的存在,载流子收集效率不高,这制约了ZnO作为X射线探测器的应用.下一步计划围绕减少晶体中的缺陷做进一步工作,以提高载流子收集效率并优化探测器性能.

摘要： 本文介绍了Si-PIN型半导体探测器的探测原理，针对灵敏面积为Φ30mm×420μmm si-PIN探测器，详细地介绍了设计方法和工艺流程，并指出了影响探测器性能的关键工艺。最后针对这种探测器设计了低电阻接触、简单方便的封装方法。本文采用离子注入和平面工艺制备PIN探测器，不仅能够降低漏电流，提高探测器的能量分辨率，而且使得探测器对高温环境和真空都很稳定。

摘要： 设计制作了SiC半导体探测器,研究其在不同高温条件烘烤之后的a粒子探测性能.采用SRIM2011程序模拟了241Am源a粒子在SiC中的最大射程,确定了SiC半导体探测器外延层厚度为20um,根据设计结果,制作了灵敏面积为5mm×5mm的SiC半导体探测器,正极采用欧姆接触,负极采用肖特基接触,接触电极为Ni材料,厚度为0.1μm,外延层为4HSiC.建立了高温实验方法,从温度均匀性、温度波动性以及恒温时间角度考虑,选择了ZDXS4高温实验炉作为烘烤设备;分别在75°C、115°C、160°C、200°C、250°C、280°C、300°C、320°C、360°C条件下对探测器进行了不同时间的高温烘烤,待探测器冷却后在真空条件下进行了波形测试和能谱测试.结果显示,在360°C温度范围以内,SiC半导体探测器上升时间＜5ns,信号幅度变化＜20％,不会降低最终的.粒于探测效率,随着温度升高,能量分辨率没有显著变化.通过实验验证,利用普通焊接工艺制作的SiC半导体探测器在经过360°C高温10h烘烤之后,其对α粒子的探测性能没有显著变化.在后续验证实验中,建议采用耐高温焊接剂进行探测器焊接和封装,并在表面进行合适的保护层处理,为耐高温探测器的下程研制奠定基础.

摘要： 测量了PIPS半导体探测器的本底谱,得出242Cmα粒子可测量的计数率下限为6.3X10-6cps.用241Amα源开展了实验测量工作,研究了不同241Am能峰强度对242Cmα粒子测量的影响,推算了241Am能峰不同计数率情况下可测量的241Am与242Cm最大强度差.在一定的241Am能峰计数率情况下,采用组合测量方法获取了242Cmα谱,谱中241Am与242Cm强度差与理论推算结果基本一致.

摘要： 本文介绍了以运算放大器为主要器件的,应用于带Csl晶体半导体探测器的低功耗,低噪声,高增益的电荷灵敏前置放大电路.更好的协调探测器与电路,提高探测效率.在设计PCB板的过程中要注意半导体探测器对光很敏感，所以要对探头进行避光处理。晶体与光电二极管接触面需要良好的藕合才能尽量将收集的光信号转化成电信号，这里使用MA8013导光胶进行粘合，这样探测效率得到了明显的提高。输入级的器件不能太拥挤，走线要尽量短，电源线和信号线尽量不要太近。要注意模拟电路与数字电路电源的隔离，防止数字电路信号的干扰影响前放电路。

摘要： CdZnTe是一种性能优异的高能射线探测材料，在空间科学、核安全以及核医学等众多领域有广泛的应用前景。本文选取了3枚不同等级的CdZnTe探测器，在详细阐述了CdZnTe探测器工作原理的基础上，对比分析了他们的能谱响应曲线和载流子输运特性的关系。重点分析了CdZnTe探测器能量分辨率、电荷收集效率和峰谷比等关键指标参数与CdZnTe晶体中电子和空穴的迁移率和寿命积以及载流子的去俘获效应的相关关联。建立了一个通过简单平面探测器能谱响应曲线反映CdZnTe晶体载流子输运特性的方法，为CdZnTe探测器和晶体质量的评价和筛选提供了基础。

摘要： 针对核污染现场对环境样品α放射性核素快速与准确分析的需求,自主研制了基于GM40金硅面垒半导体探测器、可抽真空的便携式α谱仪.利用标准α面源,对仪器本底及探测限、长期稳定性等进行了测试,并用235,238U、239Pu标准面源,完成了α谱仪对其主要能量α粒子在常压和6种不同真空度条件下的探测效率和能量分辨率.经测试,仪器探测下限为0.172±0.040 Bq,在真空条件下,对235Uα源的2π效率可达60%.最后,利用谱仪测量自制的标准液体样片,将测量结果与美国堪培拉公司的低本底α测量仪MINI20进行比较,结果表明,α谱仪与MINI20测量结果符合得很好,相对误差在3%左右.

摘要： 氮化硅薄膜由于具有高致密性、漏电低、抗氧化、高介电常数和对杂质离子的掩蔽能力等优良的物理化学稳定性、光学性能,被广泛地应用于太阳能电池、光电子和微电子等领域中.由于Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体界面态密度较高,界面态缺陷会产生复合中心,提供漏电通道,增大器件的暗电流,严重影响器件的电学性能.对于台面型InGaAs探测器，侧表面漏电流是暗电流的主要成分之一，这会降低器件的探测极限，因此表面钝化工艺对于InGaAs探测器性能的提升尤为重要.

摘要： 氮化硅薄膜由于具有高致密性、漏电低、抗氧化、高介电常数和对杂质离子的掩蔽能力等优良的物理化学稳定性、光学性能,被广泛地应用于太阳能电池、光电子和微电子等领域中.由于Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体界面态密度较高,界面态缺陷会产生复合中心,提供漏电通道,增大器件的暗电流,严重影响器件的电学性能.对于台面型InGaAs探测器，侧表面漏电流是暗电流的主要成分之一，这会降低器件的探测极限，因此表面钝化工艺对于InGaAs探测器性能的提升尤为重要.

摘要： 氮化硅薄膜由于具有高致密性、漏电低、抗氧化、高介电常数和对杂质离子的掩蔽能力等优良的物理化学稳定性、光学性能,被广泛地应用于太阳能电池、光电子和微电子等领域中.由于Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体界面态密度较高,界面态缺陷会产生复合中心,提供漏电通道,增大器件的暗电流,严重影响器件的电学性能.对于台面型InGaAs探测器，侧表面漏电流是暗电流的主要成分之一，这会降低器件的探测极限，因此表面钝化工艺对于InGaAs探测器性能的提升尤为重要.

摘要： 本发明涉及紫外探测器技术领域，尤其涉及一种半导体紫外探测器芯片的外延结构及其制备方法、半导体紫外探测器芯片。本发明通过交替生长的超晶格层的设置实现了对半导体缓冲层的位错线的有效阻挡，极大的降低了整个缓冲层的位错密度，解决了由于位错密度偏大导致器件暗电流大的问题；在P型传输层和P型接触层之间引入应变超晶格层，此层的引入能够使结构产生应变，能带发生弯曲，电子空穴隧穿迁移效果明显提升，提高了量子效率，提高了紫外响应度；应变超晶格层的引入能够有效阻止底层材料位错线的延伸，如此能够极大的降低器件的暗电流，从而提升紫外日盲探测器的性能。

摘要： 本发明涉及紫外探测器技术领域，尤其涉及一种半导体紫外探测器芯片的外延结构及其制备方法、半导体紫外探测器芯片。本发明通过交替生长的超晶格层的设置实现了对半导体缓冲层的位错线的有效阻挡，极大的降低了整个缓冲层的位错密度，解决了由于位错密度偏大导致器件暗电流大的问题；和/或在所述紫外吸收层中掺杂少量的Mg原子，将会形成载流子浓度极低的本征层，解决了吸收层漏电通道大的问题，提高了紫外响应度水平。

摘要： 本申请涉及X射线探测器技术领域，具体涉及碳材料作为半导体型X射线探测器顶电极的材料的新用途、包含该碳材料的半导体型X射线探测器顶电极及包含该顶电极的半导体型X射线探测器。该碳材料例如是炭黑、石墨、活性炭、多孔碳、石墨烯、碳纳米管、碳60或它们的组合。该顶电极除了包含碳材料，还可包含少量的钼或银等金属材料和/或氧化铟锡等金属氧化物材料。本申请的碳材料顶电极价格低廉、制作方便，对X射线几乎无吸收，不会减弱探测器的性能。

摘要： 本实用新型提供氧化物半导体薄膜探测器及将有源像素应用于该探测器的电路结构，薄膜探测器由有源像素以矩阵形式排列，有源像素包括形成于基板上的薄膜晶体管和光电二极管，薄膜晶体管包括栅极、第一绝缘层、有源区、漏极、源极及第二绝缘层，光电二极管包括n极电极、n掺杂非晶硅层、本征非晶硅层、p掺杂非晶硅层及p极电极。本实用新型的薄膜晶体管的有源区为铟镓锌氧化物薄膜；铟镓锌氧化物薄膜载流子迁移率大约是非晶硅的20~50倍，可将有源像素应用于本实用新型中，从而降低信号噪声，使其在满足大尺寸薄膜探测器的同时有效提高图像质量，还可以提高薄膜探测器的开口率和成像速度；本实用新型为低成本的薄膜探测器，应用于X射线平板探测器。

摘要： 本申请提供一种半导体探测器及半导体探测器制备方法，涉及探测器技术领域。该半导体探测器包括：半导体晶体、阴极和阳极；半导体晶体包括相对设置于半导体晶体两侧的第一面和第二面；阴极设于半导体晶体的第一面；阳极设于半导体晶体的第二面；阳极包括：收集电极和权重栅电极，权重栅电极围绕收集电极布设；其中，收集电极和/或权重栅电极为三维复合结构电极。使用该半导体探测器能够大幅度提升半导体晶体内部载流子的收集效率。

摘要： 本发明属于光电探测和核辐射探测领域，具体涉及一种基于SiC宽禁带半导体探测器的光电探测器。包括真空腔体及位于真空腔体内部的SiC探测器；真空腔体的一侧为入射窗，入射窗内侧覆盖有光电阴极，与入射窗相邻的真空腔体两个内侧分别设有金属电极，光电阴极与金属电极之间通过电阻连接；SiC探测器位于与入射窗相对的真空腔体内侧，SiC探测器的入射面电极接地，出射面的电极引出真空腔体。本发明利用SiC探测器对能量在keV量级电子的响应特性，获得百倍左右增益，同时获得1安培以上的脉冲响应最大线性电流，能够很好地解决当前光电管和光电倍增管之间的衔接问题。

摘要： 本申请提供一种半导体探测器及半导体探测器制备方法，涉及探测器技术领域。该半导体探测器包括：半导体晶体、阴极和阳极；半导体晶体包括相对设置于半导体晶体两侧的第一面和第二面；阴极设于半导体晶体的第一面；阳极设于半导体晶体的第二面；阳极包括：收集电极和权重栅电极，权重栅电极围绕收集电极布设；其中，收集电极和/或权重栅电极为三维复合结构电极。使用该半导体探测器能够大幅度提升半导体晶体内部载流子的收集效率。

摘要： 本发明提供一种半导体探测器模块及使用该半导体探测器模块的正电子断层摄影装置，该半导体探测器模块具有简单的探测器结构且具有1mm以下的空间分辨率。一种半导体探测器模块及具备2个以上该半导体探测器模块的正电子断层摄影装置，所述半导体探测器模块重叠多个半导体探测器并能够3维地求出伽马射线的检测位置，所述半导体探测器由在表面形成导电阻抗性电极、在背面形成传导性电极的半导体板组成，使用来自导电阻抗性电极4个角ABCD的电信号的比率2维地检测半导体板内的伽马射线的检测位置。

摘要： 本公开的实施例公开了一种用于半导体探测器的读出电路，包括：波形读取电路，被配置为从所述半导体探测器读取阴极信号，并且输出阴极信号的波形信号；以及专用集成电路(ASIC)电路，被配置为从所述半导体探测器读出至少一个阳极信号，并且输出所述至少一个阳极信号中的每一个阳极信号的过阈时刻和幅度。

摘要： 本发明属于光电探测和核辐射探测领域，具体涉及一种基于SiC宽禁带半导体探测器的大电流百倍增益光电探测器。包括真空腔体及位于真空腔体内部的SiC探测器；真空腔体的一侧为入射窗，入射窗内侧覆盖有光电阴极，与入射窗相邻的真空腔体两个内侧分别设有金属电极，光电阴极与金属电极之间通过电阻连接；SiC探测器位于与入射窗相对的真空腔体内侧，SiC探测器的入射面电极接地，出射面的电极引出真空腔体。本发明利用SiC探测器对能量在keV量级电子的响应特性，获得百倍左右增益，同时获得1安培以上的脉冲响应最大线性电流，能够很好地解决当前光电管和光电倍增管之间的衔接问题。