sarad-深層離子注入型硅探測(cè)器

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1、SARAD半導(dǎo)體產(chǎn)品深層離子注入型硅探測(cè)器SARAD從1994年就開(kāi)始制造用于α/β能譜儀的深層離子注入型硅探測(cè)器，至今這些探測(cè)器已經(jīng)經(jīng)歷了數(shù)千次的應(yīng)用驗(yàn)證。包括α、β能譜分析以及計(jì)數(shù)、核素識(shí)別、以及環(huán)境輻射監(jiān)測(cè)等眾多場(chǎng)合均得到應(yīng)用并且都獲得了精確的測(cè)量結(jié)果。主要特點(diǎn)包括：n卓越的能譜分辨率（特別是低偏壓情況下，對(duì)α粒子FWHM最低可達(dá)15keV）n低本底n10V偏壓即可在耗盡層沉積α粒子所有能量（最大10MeV）n設(shè)計(jì)堅(jiān)固耐用n耗盡層厚度最高可達(dá)500μm，可測(cè)量β粒子探測(cè)原理：1、粒子的收集α、β粒子在進(jìn)入耗盡層后會(huì)在周?chē)a(chǎn)生電離，電離產(chǎn)

2、生的電子、空穴對(duì)在電場(chǎng)的作用下向兩極移動(dòng)。入射粒子能量越高，就會(huì)產(chǎn)生越多的電子、空穴對(duì)，從而在輸出回路中產(chǎn)生更高幅度的脈沖信號(hào)，進(jìn)而能對(duì)入射粒子能量進(jìn)行測(cè)量。電離產(chǎn)生的電子、空穴對(duì)的數(shù)量與入射粒子能量是成正比例關(guān)系的：N=E/ε其中N為電離離子對(duì)數(shù)，E為入射粒子能量，ε為最低電離能。對(duì)于硅（Si），電離產(chǎn)生一對(duì)電子、空穴對(duì)所需能量為3.62eV（300K）。這樣由通過(guò)測(cè)量產(chǎn)生的脈沖就能獲知入射粒子的能量。2、耗盡層厚度半導(dǎo)體的PN結(jié)在漂移運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散作用的雙重影響下會(huì)形成一個(gè)載流子數(shù)量非常少的一個(gè)高電阻區(qū)域，耗盡層。耗盡層是半導(dǎo)體探測(cè)器的靈敏區(qū)

3、，耗盡層的厚度決定了半導(dǎo)體探測(cè)器能否完全沉積入射粒子能量，對(duì)于硅半導(dǎo)體，完全沉積α粒子通常只需100μm的耗盡層，完成沉積β粒子通常則需要500μm的耗盡層。郵箱：eda@sarad.com.cn耗盡層厚度由半導(dǎo)體材料的電阻率和外加反向偏壓決定的。半導(dǎo)體的電阻率是由半導(dǎo)體材料本身的性質(zhì)決定，提高半導(dǎo)體材料如硅的純度有助于提高電阻率。)()(536.0)(VUcmμmwn×W=r其中w是耗盡層厚度，r為電阻率，U為反向偏壓。對(duì)于一個(gè)已經(jīng)確定的半導(dǎo)體，通過(guò)增大反向偏壓能增大耗盡層厚度，但是增大偏壓同時(shí)也會(huì)增大也會(huì)增大反向電流，增大噪聲，并且電壓過(guò)

4、高還可能導(dǎo)致半導(dǎo)體擊穿。3、理想和實(shí)際能譜α衰變發(fā)射的α粒子在產(chǎn)生時(shí)是單能的，這是由原子核內(nèi)部能級(jí)所決定的，原子核只能處在幾個(gè)固定分立的能級(jí)上。因此完全理想的狀況下，探測(cè)器應(yīng)該測(cè)量到的是一個(gè)無(wú)限細(xì)的一個(gè)單能脈沖信號(hào)。單能的α粒子在產(chǎn)生后，會(huì)與周?chē)镔|(zhì)發(fā)生作用，形成能量損失，因而粒子在進(jìn)入探測(cè)器耗盡層時(shí)，能量往往已經(jīng)有了損失。但是由于不同粒子入射角度不同，通過(guò)的距離不同，另外加上粒子與物質(zhì)發(fā)生作用有概率性和隨機(jī)性的特點(diǎn)，有的粒子損失能量多，有的粒子損失能量少甚至未損失，出現(xiàn)能量歧離，因而這些粒子進(jìn)入探測(cè)器耗盡層時(shí)所釋放的能量也有所不同。另外探測(cè)

5、器內(nèi)部是存在噪聲的，這些噪聲包括電子學(xué)系統(tǒng)噪聲和探測(cè)器噪聲。這些隨機(jī)噪聲使得信號(hào)會(huì)出現(xiàn)一定的漲落。最終測(cè)量到的能譜，就是一個(gè)被展寬的譜線。郵箱：eda@sarad.com.cn圖通過(guò)不同厚度物質(zhì)的α粒子能譜4、提高能量分辨率鑒于α、β粒子在穿過(guò)空氣等介質(zhì)中會(huì)損失能量，導(dǎo)致能量歧離，能峰展寬。為了改善測(cè)量效果，在條件允許的情況下，可以采取以下措施以提高能量分辨率：n在真空環(huán)境測(cè)量n使用準(zhǔn)直器，但是會(huì)減少入射粒子數(shù)n降低環(huán)境溫度，低溫下探頭噪聲會(huì)更低n使用更薄保護(hù)層的探頭，但此時(shí)探頭應(yīng)能避免可見(jiàn)光照射n對(duì)探頭和連接纜線進(jìn)行電磁屏蔽深層離子注入型半

6、導(dǎo)體探測(cè)器SARAD生產(chǎn)的深層離子注入型半導(dǎo)體探測(cè)器,是半導(dǎo)體離子注入新工藝產(chǎn)品。使用離子注入裝置，對(duì)離子進(jìn)行加速，經(jīng)過(guò)篩選和聚焦和再加速，射入硅片內(nèi)部，整個(gè)過(guò)程都在真空狀態(tài)下進(jìn)行。通過(guò)調(diào)節(jié)離子束的強(qiáng)度和能量可以控制摻雜離子在硅片中停留的深度和濃度，并且能精確控制摻雜離子形狀。相對(duì)于面壘型和擴(kuò)散結(jié)型探測(cè)器，它有著以下優(yōu)越之處：n所有結(jié)的邊緣都在不可見(jiàn)的內(nèi)部，結(jié)邊緣不需要環(huán)氧樹(shù)脂密封，可靠性不會(huì)受到環(huán)氧樹(shù)脂密封性的影響；結(jié)邊緣在硅片內(nèi)部還能大大減小漏電流值。n接觸面是用離子注入法形成的，可以得到精確、薄而且突變的結(jié)，具有良好的α粒子分辨能力。n

7、入射窗穩(wěn)定且堅(jiān)固，不易被劃傷損壞。n漏電流通常只有面壘型和結(jié)型探測(cè)器的1/10~1/100。n死層厚度比同類的面壘型和結(jié)型探測(cè)器都要小。郵箱：eda@sarad.com.cn圖20KV離子注入裝置另外，SARAD的深層離子注入型半導(dǎo)體探測(cè)器與其他同類產(chǎn)品比較，在同樣的耗盡層厚度情況下所需的偏壓更低，只需10V偏壓即可形成100μm的耗盡層，而其他同類探頭形成100μm的耗盡層需要40V偏壓，容易滿足便攜式設(shè)備的需求。另外，更低的偏壓也有助于降低半導(dǎo)體內(nèi)的漏電流，降低噪聲，提高分辨率。SARAD生產(chǎn)的深層離子注入型半導(dǎo)體探測(cè)器，已經(jīng)被大量使用在

8、SARAD生產(chǎn)的測(cè)氡儀以及其他大量OEM產(chǎn)品上，先進(jìn)的半導(dǎo)體制造工藝使得研發(fā)制造高分辨率、便攜式的基于α能譜分析原理的儀器成為現(xiàn)實(shí)。以下是SARAD的深層離子注入型