Speaker
纪, 慧敏
(中国科学院微电子研究所)
Description
空间软X射线（0.5-10 keV，对应波长范围0.124-2.48nm）单光子雪崩探测器主要采用单光子计数技术，具有光子能量分辨率和时间分辨率高，响应速度快，灵敏度高以及抗辐射性能好等优点，能够准确标记X 射线单光子到达时间，从而提高空间X射线探测器性能，推动空间天文研究、X 射线脉冲星导航、空间 X 射线通信等诸多领域的进一步发展。空间软X射线单光子雪崩探测器能够在单个X射线光子击中时产生电子-空穴对，并通过雪崩放大效应放大信号，产生电荷增强的脉冲信号，通过精确测量电子和空穴的产生和扩散过程，可以实现对入射光子能量和时间的准确测量。本文设计了新型三维电极雪崩倍增探测器，该器件在中央位置通过掺杂梯度形成倍增区，由于空间辐照背景的影响，增益控制在50以下，本工作通过TCAD仿真研究了不同掺杂浓度等参数对探测器暗电流和增益的影响，通过优化电场分布，有效提高探测器灵敏度以及光子探测效率。同时，通过设计深宽比高的三维电极来使得偏置电压施加电极以及实现电学隔离，减小串扰并有效提高阵列的填充因子，减少“死区”比例。本文仿真了新型三维电极雪崩倍增探测器的电势、电场、空穴浓度、载流子迁移率等电学分布，以及暗电流和电容等电学参数。通过HeavyIon 模型模拟软X射线单光子入射时的器件响应电流，计算得到器件的增益，并通过与传统平面电极探测器的仿真结果对比，来考察新型器件的倍增性能。对比发现，相较于传统三维探测器，新型三维电极雪崩倍增探测器不仅具有一定的倍增效果，同时保持探测器低暗电流与低电容的性能优势，提高器件响应速度以及灵敏度，有效拓宽低能软X射线的探测下限。
Primary author
纪, 慧敏
(中国科学院微电子研究所)
