Conveners
Session 4 (Detector material and applications)
- 来林 徐
- 亚东 徐
针对一定的漂移环，会发生从顶部到底部的串通(reach-through)现象；而串通现象会导致硅漂移探测器的漂移电压很难加上去。为了解决这个问题，深入研究和分析了硅漂移探测器SDD的输运机理；通过研究发现，如果采用特殊的双夹断结构，可以有效地提升漂移电压，进而提升X射线探测的器能量分辨率。通过器件的结构创新，把硅漂移探测器的能量分辨率提升到180eV以下，器件工作非常稳定。
低增益雪崩探测器（LGAD）是一种创新型硅传感器，具备出色的时间测量精度和抗辐照性能。其内部增益层使其具备约30皮秒的时间分辨率。我们对由中国科学技术大学与中国微电子所合作生产的LGAD样品进行了全面分析，涵盖了电流-电压（IV）特性、电容-电压（CV）特性、时间分辨率以及收集电荷的测量等重要指标。这些分析有助于合理评估生产样品的质量，并通过测试每片晶圆上的质量控制结构（QCTS），有效监控了LGAD的生产工艺和质量。
随着5G通信、智能物联网、新能源汽车等产业的蓬勃发展，第三代半导体材料的研究被纳入我国关键战略发展重点专项。其中碳化硅作为一种功率器件材料已经进入井喷式发展，这对其整个产业链包括衬底、外延、加工、应用都起到了推动作用。在此背景下，宽禁带宽度，高击穿电场和原子位移能均提示其可能具有良好的抗辐照特性；其高饱和载流子漂移速度可以提升粒子探测器的响应速度；高热导率意味着其具有相对宽松的散热条件，可以在常温下稳定工作。因此，SiC高能粒子探测器具有非常大的潜在优势。同时SiC的电离能高于Si，导致其信号相对较小，设计一款SiC LGAD不仅可以通过低增益雪崩倍增放大信号，并且提升信噪比，从而为高能粒子探测器提供一种新的选择。通过仿真工具设计了不同厚度和掺杂浓度的4H-SiC...
化合物半导体碲锌镉（CZT）晶体具有高的射线阻挡能力、高的探测效率和直接光-电信号转换的探测能力，被认为是最有前景的第三代核辐射探测器材料，在安全检查和工业检测、核医学和临床医学、核安全监控以及天文观测等领域具有广阔的应用前景。本文以CZT材料和器件为研究对象，研究了宽频谱射线作用下载流子输运过程的表观规律和微观机理，揭示了晶体结构缺陷、掺杂与杂质对载流子输运特性的影响规律；从材料成分与掺杂设计、晶体生长和退火改性等方面，提出了优化载流子输运性能的调控方法；掌握了单平面、线阵、面阵探测器制备技术，开发了包含便携式γ剂量仪、土壤CT在内的多个产品，实现了科研成果产业化，打破了国外对该领域的技术封锁，并将带动相关产业的发展。
针对近地空间中子探测需求，我们设计了一款基于硅半导体探测器的小型中子谱仪，能够探测空间中子与高能带电粒子环境，帮助研究地球内辐射带粒子来源等科学问题。中子谱仪整机重792...
时间投影室（TPC）是一种用于高能物理和核物理实验的粒子探测器，通常用于粒子加速器和对撞机实验以及某些天体物理学实验。它们提供精确的跟踪信息，并能够重建复杂的粒子相互作用。基于像素读出的TPC在束流精准定位等应用有广泛前景。本次报告将介绍本组面向基于硅像素探测芯片设计的TPC的粒子径迹检测的工作，基于车道线检测思路的FML和基于目标检测思路的OML。FML采用了预设槽机制的思路，通过简化判断流程来提升最终的检测速度。OML包含径迹定位和径迹拟合两个部分。处理数据时首先对帧数据进行特征提取，检测每一帧内包含的径迹数量和相应的区域。之后在检测到的径迹区域内使用重心法拟合得到最终的径迹位置信息。通过精确定位TPC探测器中每个高能粒子在空间中的精确位置，FML和OML可以将原始信息压缩为径迹在空间中某一平面的斜率和截距，从而极大提高离线存储数据的压缩比。FML和OML经过SEE实验终端的测试...
硅探测器广泛用于带电粒子的检测。在中国散裂中子源反角白光中子束线开展的（n，lcp）反应截面测量中，PIN硅探测器发挥了重要作用。然而，由于耐辐射性能差，硅探测器无法在高温和强辐射环境中工作。基于碳化硅、金刚石等第三代宽禁带半导体材料，抗辐射宽禁带半导体探测器比第一代半导体具有更高的载流子迁移率、更宽的带隙和更高的位移阈值能量。碳化硅和金刚石探测器已在CSNS制备和测试。本工作研究了探测器的性能，包括电性能、能量分辨率、抗辐射性和偏振效应。碳化硅探测器已经应用在6Li(n，t)和63Ni(n，α)60Fe的截面测量。金刚石探测器也已经应用于12C(n，α)9Be 反应的研究。
