第五届半导体辐射探测器研讨会

17 Apr 2025, 08:00 → 20 Apr 2025, 18:00 Asia/Shanghai

陕西省西安市

徐亚东

        “半导体辐射探测器研讨会”是由核探测与核电子学国家重点实验室发起并主办的系列学术会议。第五届将于2025年4月17-20日在陕西省西安市西安喜来登大酒店举行，由西北工业大学大学承办。半导体辐射探测器广泛应用于高能物理、核物理和光子科学等领域，并且随着半导体探测器和电子学技术的不断发展，性能日益提高，应用不断拓展，包括航天、先进材料、新能源、医疗、安检、食品检测以及核辐射检测等领域。近年来，国家在探测器研发上加大投入力度，同时相关科研单位不断投入科研力量，国内半导体探测器研制水平也在不断提高。此次研讨会将主要针对半导体辐射探测器及相关电子学前沿发展，为半导体辐射探测器领域同仁提供学术交流平台，增进相互间的技术交流与合作，进一步提高我国半导体辐射探测器技术在国际上的地位。

        研讨会会期4天，全部为大会报告。4月17日全天报到，4月20日离会。食宿统一安排，费用自理。特邀报告时长20+5分钟，其他大会报告时长10+3分钟。

会议主席:

介万奇教授  西北工业大学
徐亚东教授  西北工业大学
胡永才教授  西北工业大学

会议议题:

· 半导体辐射探测器技术 （分会主席：韩德俊，李玉兰）
· 半导体辐射探测器读出电子学（分会主席：魏微，赵承心） 
· 半导体辐射探测器应用 （分会主席：郭建华，朱宏博）
· 半导体探测材料与器件（分会主席：李正，徐亚东）
· 大科学装置半导体探测器系统（分会主席：刘衍文，徐来林）

本地组织委员会(字母顺序)：

高    武    刘建喜    王红月    王    佳    王    涛    徐凌燕    席守智    徐亚东    于   晖    郑    然（西北工业大学）
谭新建    刘金良（西北核技术研究院）
臧    航    张清民（西安交通大学）
张金风 （西安电子科技大学）

组织委员会（字母顺序）：

郭建华  (中国科学院紫金山天文台)
韩德俊  (北京师范大学)
李玉兰  (清华大学)
李正      (鲁东大学）
刘树彬  (中国科学技术大学）
刘衍文  (中国科学技术大学)
欧阳群  (中国科学院高能物理研究所）
彭太平  (中国工程物理研究院)
王萌   （山东大学）
魏微   （中国科学院高能物理研究所）
徐来林  (中国科学技术大学）
徐亚东（主席 西北工业大学）
朱宏博（浙江大学）
赵承心（中国科学院近代物理研究所）

主办单位：

核探测与核电子学国家重点实验室

承办单位：

西北工业大学
辐射探测材料与器件工业和信息化部重点实验室
陕西省核学会

协办单位：

西北核技术研究院
凝固技术全国重点实验室
中子科学与技术全国重点实验室
强脉冲辐射环境模拟与效应全国重点实验室
中国核学会核测试与分析分会 
中国核学会电离辐射计量分会 
中国核学会辐射物理分会 
西北工业大学科学技术协会
西安交通大学核科学与技术学院
西安电子科技大学集成电路学部 
陕西迪泰克新材料有限公司 

联系方式：

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联系人:

郑老师 zhengran@nwpu.edu.cn（摘要投稿）

董老师 18229083781（微信）（住宿预定）

于老师 yuhuinwpu@nwpu.edu.cn

第五届半导体辐射探测器研讨会第一轮会议通知.pdf

第五届半导体辐射探测器研讨会第二轮会议通知(盖章版).pdf

Thursday 17 April

大会注册

18:00 晚餐

会议接待自助餐

Friday 18 April

大会开幕式

Convener: 亚东 徐 (西北工业大学)

1 大会组委会主席：西北工业大学介万奇教授致开幕词

Speaker: Prof. 万奇 介

2 西北工业大学副校长王伶教授致辞

Speaker: Prof. 伶 王

大科学装置半导体探测器系统

Conveners: 来林 徐, 衍文(Yanwen) 刘(Liu) (USTC)

3 高帧频面阵探测器在自由电子激光装置中的应用

Speakers: Zhi Liu (上海科技大学), Prof. 志 刘 (上海科技大学)

4 HPES，一条1.6GeV高能质子测试束

随着我国半导体探测技术的发展，探测器的位置精度等性能指标越来越高，利用粒子测试束线开展半导体探测器的测试需求也越来越旺盛。然而由于国内的测试环境的空缺，导致我国半导体探测器的测试严重依赖国外装置。近日，我国首条1.6 GeV质子测试束线（HPES）随着CSNS-II工程的开工，正式进入建设阶段。该束线能够为用户提供专用的1.6 GeV质子测试束流：一方面，为满足探测器性能测试需求，HPES能够提供极弱的“准单粒子束流”；另一方面，为满足探测器辐照测试需求，HPES还能提供最大1E7 p/s的质子脉冲束。同时，为了协助用户更好地开展束流测试，HPES为用户配建了束流望远镜、质子能量测量系统等多套束流束测设备。本报告主要介绍HPES的束流参数、束流设备以及未来开展的实验计划。

Speaker: 宇航 郭 (CSNS, Institute of High Energy Physics, CAS)

HPES_一条1.6 GeV高能质子测试束.pdf

HPES_一条1.6 GeV高能质子测试束.pptx

5 DarkSHINE tracking system

DarkSHINE is a newly proposed fixed-target experiment initiative to search for the invisible decay of Dark Photon via missing momentum signatures, based on the high repetition rate electron beam to be deployed/delivered by the Shanghai High repetition rate XFEL and Extreme light facility (SHINE). Among the various detector subsystems, the tracking system is positioned at the forefront, playing a crucial role in precisely reconstructing charged particle trajectories and identifying missing momentum signatures. The design is optimized to have 13 layers of tracker and requires a spatial resolution of 10 micron given by simulation.

To meet this requirement, the tracking system adopts AC-coupled Low Gain Avalanche Diode (AC-LGAD) sensors, which provide excellent spatial and timing resolution. The prototype sensors with a strip pitch of 100 micron have been developed and tested to have spatial and time resolution of 6.5 to 12.3 micron and 8.3 to 11.4 ps depending on the doping dose of the wafers.

For further validating the performance of AC-LGAD sensors in a realistic experimental environment and optimizing the detector design, we plan to develop a multi-layer sensor prototype with integrated readout system, and employing timing information in tracking reconstruction.

Speakers: Dian Yu (Tsung-Dao Lee Institute), Mr Lin Yang (Tsung-Dao Lee Institute)

xi'an2025.pdf

6 CEPC硅径迹探测器

CEPC硅径迹探测器总表面积约100平方米，覆盖带对电粒子径迹的测量范围从1 GeV以下到100 GeV及以上能区，同时实现高动量孤立径迹的测量和喷流中的中低动量径迹的精确测量，动量分辨率需达到千分之一量级的精度。作为我国目前最大、最复杂的硅径迹探测器系统，集成了先进的像素和微条探测器、电子学模块、机械和冷却结构。目前探测器的技术性设计报告（Ref-TDR）初步完成，预计将于今年上半年向全球发布。该报告将详细介绍CEPC硅径迹探测器的设计、系统研发现状、以及未来规划。

Speaker: Prof. 琪 严 (中国科学院高能物理研究所)

CPEC硅径迹探测器西安严琪2.pdf

7 HIAF终端顶点探测器研发

强流重离子加速器装置（HIAF）是我国重离子科学研究的重要平台。目前，HIAF正在建设多个重大物理实验终端，包括中国电子-离子对撞机（EicC）、高能终端谱仪等。在这些项目中，单片有源像素传感器（MAPS）被广泛应用于顶点探测器和径迹探测器。专为HIAF顶点探测器设计的Nupix-A系列传感器，可提供精确的位置测量。该系列最新一代芯片采用128×128像素阵列，像素间距为30μm。其集成了带SPI接口的数模转换器（DAC）阵列，以及工作频率达40 MHz的数字控制逻辑。针对该芯片开展了一系列的实验室电学测试、放射源测试、激光测试，并于哈尔滨工业大学空间环境地面模拟装置开展了对质子束流的响应测试。本报告将重点介绍HIAF物理实验终端顶点探测器研发及测试的最新进展。

Speaker: Ms 菊 黄 (中科院近代物理研究所)

HIAF终端顶点探测器研发-黄菊.pdf

8 阿尔法磁谱仪AMS-02实验的硅微条探测器升级进展

阿尔法磁谱仪AMS-02实验是人类目前唯一在太空运行的磁谱仪，对反物质、暗物质等重大科学问题具有不可替代的意义。基于其高产出的物理成果和潜力，AMS预计运行至2030年并进行探测器升级。AMS的硅径迹探测器升级是在原有的探测系统外增加一层新的基于硅微条技术的探测器。此升级项目拟在提供超长（96cm）、高精度（≤10um）和低物质量的空间硅微条探测器。利用高精度龙门（gantry）系统，本项目攻克了大行程、高精度的硅微条探测器批量化装配的关键技术，在国际上研制出了单元模块最长、对齐位置精度最高的空间实验硅微条探测模块。本报告将展示AMS升级项目中的硅微条模块生产和平面组装的最新进展和核心技术，也将展示多次束流实验得到的探测器性能。

Speaker: 子骏 徐 (Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences)

AMSL0_2025Apr18_徐子骏.pdf

Poster

9 β-Ga2O3粒子辐射探测器及其致命缺陷研究

近期，贝塔相氧化镓（β-Ga2O3）作为一种超宽禁带半导体材料在有环境光照干扰下的就地监测和高温应用场景下引起了广泛关注，并且与金刚石相比，β-Ga2O3单晶成本更低且面积更大已经实现8英寸晶圆[1-3]，因此有必要利用其开发面向就地监测和高温等严苛环境下稳定工作的α粒子探测器。
本文利用自主外延的20μm厚膜制备了β-Ga2O3肖特基器件，采用9mm2的大面积器件测试镅-241的α粒子响应特性，在-120V时的探测器能量分辨率为33%，如图1（a）；拟合电荷收集率（CCE）曲线，获得β-Ga2O3基探测器的电子的迁移率和载流子寿命之积 (μτ)e和空穴的 (μτ)h分别为 2.182×10-9 cm2 V-1 和3.073 ×10-10 cm2 V-1, 如图1（b）；利用365nm光源模拟太阳光中的紫外光成分分别照射β-Ga2O3基和SiC基α粒子探测器，对比发现β-Ga2O3基α粒子探测器不受365nm紫外光影响，如图1（c）可实现日照或者水体环境的全天候α粒子监测。
然而通过以上测试发现，目前β-Ga2O3基探测器的能量分辨率仍然较差且μτ与SiC器件相比仍然较低，这是由于β-Ga2O3外延层内的缺陷较多导致的。β-Ga2O3中最主要的外延面为（001）面，外延后最直观的表现为沟槽缺陷，其特征是在（001）面上指向[010]方向。通过面扫光致发光图谱（PL mapping）扫描了沟槽处的缺陷发光，如图1（d）。通过对比发现在沟槽处的非辐射复合发光峰的强度明显要强于正常的无沟槽处的（001）表面的非辐射复合发光峰强度强，也就意味了在沟槽处存在大量的能够俘获载流子的深层次能级导致非辐射复合发光强度增强。因此，降低β-Ga2O3表现沟槽缺陷密度是实现高β-Ga2O3基高能量分辨粒子探测器的关键所在。

Speaker: 赫之 张 (大连理工大学)

10 P型同轴高纯锗探头制备及性能测试

Abstract：[Background] High Purity Germanium Detectors，HPGe is popular in nuclear plant, environment monitor and nuclear chemistry analysis because of its high energy resolution and high detection efficiency. [Purpose] This study aims to fabricate and test HPGe detector that is qualified for commercial purpose. [Methods] The detector is made from domestic growth 13N crystal and the contact is made by Li diffusion and B ion implantation. The surface of the intrinsic surface is protected by sputtered SiN after chemical passivation. After encapsule the detector is cooled down to -175℃. The leakage current is in good condition 28pA@1500V. Then its spectrum performance is tested using 57Co and 60Co. [Results] The energy resolution of 122keV 57Co is 0.8keV and the energy resolution of 1.33MeV 60Co is 1.78keV. [Conclusion] The key performance of the detector are comparable to that of the commercial competitor.

Speaker: 伟 张 (光智科技)

11 应用于硅微条探测器的大动态范围读出前放芯片的研制

应用于硅微条探测器的大动态范围读出前放芯片的研制

中科院近代物理研究所的超重核实验装置充气反冲核谱仪（SHANS）。在其上已开展了一系列新核素合成、新元素合成的实验。该实验装置终端的探测系统，使用了双边硅微条探测器，需同时涵盖目标重核素的裂变碎片、以及α衰变探测；目前读出电子学采用分立电路构建的前放读出板和商用ADC插件。
随着惠州HIAF装置上在建的SHANS II装置对通道和功耗的要求，我们提出了一套新的技术路线，其中前端部分将采用自研的ASIC读出芯片。目前，该芯片已经进行了初版芯片研制，本报告将对该硅微条读出大动态范围前放芯片的设计及相应的测试结果进行介绍。

Speaker: Dr 天磊 蒲 (IMPCAS)

12 uDAQ research@wtu

Data Acquisition system for high energy physics accelerators, medical imgaing and laser direct imaging etc., plays an important role widely. Here we introduce the recent activities from ultra-DAQ research center of Wuhan textile univerisy. The progress including the ASIC design of TDC, high level trigger system, as well as the uDAQ application in laser lithography. Finally, we will give an outlook of uQAD in potential applicaitons.

Speaker: 仁卓 万 (武汉纺织大学)

13 基于四层硅探测器的空间中子个人剂量计信号处理电路设计

摘要：基于四层硅探测器设计了一种用于空间监测中子个人剂量当量的信号处理电路。在个人剂量计原有的三层硅探测器的基础上加入一层作为反符合层以消除高能质子引起的假计数，同时对原有的电子学插件进行了集成化和小型化。信号处理电路由调理电路及分析电路构成，可监测个人中子剂量当量并获取入射粒子的脉冲幅度谱。对电路结构和原理进行了介绍，并分别在信号发生器的输出信号作为输入及在中子辐射场内对信号处理电路的输出信号进行了测量，实验结果表明该电路可适用于空间高能质子干扰下的中子个人剂量监测。

Speaker: 玉禧龙 王 (中国原子能科学研究院)

14 The ATLAS ITk Strip Detector for the HL-LHC Upgrade

The Inner Tracker (ITk) of ATLAS is aimed for future High Luminosity LHC, where the challenges of energy density and radiation levels both exceed the current setup by an order of magnitude. It adopted an all-silicon design to be faster, more spatial segmented, and more radiation-resistant. The Strip Detector of ITk, which surrounds the Pixel Detector, will consist of a 4-layer double-sided Barrel detector to cover the central region, while the forward detector is a pair of 6-layer disk shaped End-cap at each side. In total 10976 barrel and 6912 end-cap detector modules will be assembled to cover 165.25 mm2 of area.
After the Repeated Final Design Report (rFDR), which was to verify a significant change in module design to address with the sensor cracking issue under the stress during thermal cycling, the collaboration has started the production of the first module batch. In this presentation, we will summarize the up-to-date design of the ITk strip modules, and introduce our current status of the production readiness.

Speaker: 孟珂 蔡 (中国科学院高能物理研究所)

15 聚变装置中的辐射诊断电子学研究进展

在核聚变装置中辐射类诊断包括：软X射线诊断，硬X射线诊断，中子诊断，伽马诊断，中性粒子辐射诊断、辐射量热诊断等。随着聚变参数不断提高，装置的核辐射与强磁场环境对诊断电子学设计提出了更高的抗辐射要求。与此同时，核成像和能谱分布测量需求也不断增多，因此对诊断电子学的多通道采集、信号处理和数据传输速度要求也越来越高。本文重点介绍了聚变装置辐射类诊断电子学在抗辐射设计及大数据信号处理和传输方面的最新研究进展情况。

Speaker: 宏睿（Hongrui） 曹（CAO） (中国科学院合肥物质科学研究院)

16 基于FPGA的双极性电荷时间转换器

基于FPGA双极性电荷读出由双极性电荷时间转换器（dual-polarity Charge-to-Time Converter， dQTC）与FPGA两部分构成。探测器信号通过dQTC将电荷测量转化为时间测量，FPGA 中电压参考型接收器作为电压比较器，由于FPGA每个bank中，所有的电压参考型接收器共用一个电压参考引脚，因此FPGA-dQTC电荷读出方法可以显著提高多通道电荷读出能力。实验装置包括两个PET探测器，每个PET探测器由SiPM和3×3×10 mm3 的LYSO晶体耦合而成。探测器信号通过FPGA进行脉宽测试，从而得到注入电荷量。同时，利用时间数字转换器（TDC）对其进行前沿定时测量。基于FPGA的双极性电荷时间转换器对前沿定时性能以及线性度进行了测试。目前，两个PET探测器符合时间分辨率（CRT）可达到300 ps，本报告对测试的方法与结果进行了介绍。

Speaker: 明慧 张 (山东大学)

17 具有优异抗辐照性能和能量分辨率的新型硅pin探测器

硅PIN探测器是一种基于硅半导体工艺的的辐射探测器，该探测器具有结构简单、成本低、常温工作等优势，广泛应用于低能X射线（~1–30 keV）的能谱分析、粒子探测和成像。我们创新地采用新型的宽禁带薄膜工艺，来构建整个硅pin探测器，具有成本低、抗辐照性能高、能量分辨率高的优势。为了降低漏电流，我们创新地采用了发射极局部重掺，而其他发射极轻掺的结构和技术，使得25mm2器件的漏电流在室温度降低到了5nA以下，最终获得了0.3%的能量分辨率，并且抗辐照性能极佳。

Speaker: 锐 贾 (中国科学院微电子研究所)

18 长条型AC-LGAD电容测试及模拟研究

AC-LGAD的电容随着频率变化而变化，但和普通pn结电容表现不同，这对后续的读出电路设计带来挑战，因此本文研究了IHEP-IME 5.6mm AC-LGAD电容随不同输入频率的变化，并根据其特征做了SPICE仿真模拟研究。预期在不同频率下，该模型能够正确反应出AC-LGAD 的耦合电容、条间电容以及体电容随频率变化的关系。
后续在建立了正确地SPICE模型的基础上，将模拟在AC-LGAD不同位置产生的电离粒子电荷脉冲的电信号沿微条的传播情况，并模拟读出电子学的输入特性对探测器输出信号的影响

Speaker: Xiang Li (中国科学院高能物理研究所)

19 钙钛矿X射线面阵探测器

X射线面阵探测器被广泛用于医疗影像、安全检查和工业无损检测等领域。近年来，基于钙钛矿材料的X射线探测器受到极大关注，其具有X射线吸收截面大、光电性质优异、可低成本制备等优势，在直接式X射线探测器上展现出了广阔的应用前景。然而，目前钙钛矿面阵探测器仍面临大面积均匀制备、与像素电路一体化异质集成等问题亟待解决。
本报告将介绍本人在钙钛矿X射线面阵探测器上的相关工作：通过机械化学球磨法和刮涂法制备了基于多元钙钛矿的X射线面阵探测器，相关方法所获得的面阵探测器具有大面积均匀性，且探测器在高温下可稳定工作。其次，深入分析了钙钛矿材料与像素阵列基底间界面应力，采用异方性导电胶、非晶材料等作为应力缓释层，成功实现了材料与电路的良好集成。

Speaker: 皓迪 巫 (中国科学院深圳先进技术研究院)

20 4H-碳化硅PIN辐照后电学性能退化机制研究

4H-碳化硅因其具有宽禁带、高载流子饱和漂移速度、高击穿电场、高热导率、高原子位移阈能，在高能物理领域具有应用潜力。本研究使用南京大学流片的PIN器件进行了质子辐照，并通过电流-电压（I-V）和电容-电压（C-V）测试，深能级瞬态谱（DLTS）和少数载流子寿命测试（TRPL）作为缺陷表征。测试结果显示：辐照后器件的反向漏电流降低，并失去典型PN结的C-V特性；辐照后主要产生的缺陷类型为$EH_3$，并伴随载流子寿命降低。利用实验数据建立仿真模型（DLCM），并基于RASER进行$7.8\times10^{14}\ n_{eq}/cm^2$以下辐照通量的器件仿真。仿真研究结果表明：辐照后深能级缺陷的补偿效应会导致器件中掺杂浓度降低，所引起的电场分布变化是漏电流降低的主要原因。

Speaker: Zaiyi Li (IHEP)

250418西安报告.pdf

21 高纯锗探测器低噪声前端电子学研究

高纯锗探测器作为当前 γ 射线探测领域能量分辨率最优异的半导体探测器，在环保、核电以及国土安全领域发挥着不可替代的重要作用。为维持探测器在液氮温度下的高能量分辨率性能，其前端读出电子学需在低温工作环境中实现极低的噪声，同时具备高动态范围与增益稳定性。
传统方案使用阻容反馈的电荷灵敏放大器作为高纯锗探测器读出的前端电子学，其固有结构受制于反馈电阻的并联白噪声与电荷泄放速率的矛盾关系，导致系统噪声与计数率性能存在理论极限。为突破这一瓶颈，漏极反馈型电荷灵敏放大器与脉冲反馈技术等反馈方案被相继提出。本文将系统阐述高纯锗探测器前端电子学的技术演进路径，重点分析不同反馈结构的噪声特性、计数率特性及系统稳定性表现。

Speaker: 力 何 (清华大学)

22 CPRE12-64：一种用于CZT/SIPM的多通道抗辐射读出芯片

CPRE (Charge Pulse Readout Electronics) 是为粒子(核)探测器脉冲信号读出设计的一系列通用读出芯片，具有能量与时间读出功能。适合于CZT等半导体粒子探测器；配合CPRE_SIPM_A增益转换与调整芯片，也可适用于SiPM。
CPRE芯片目前已有32通道版本，在不同的项目实现应用。在通道密度比较高的场景下，更多的芯片通道数有利于减小系统面积，方便布线以便实现背对背无死区的探测器配置。同时在空间应用中，高能量宇宙射线的轰击会导致微电子器件进入异常工作状态，特别是单粒子闩锁效应会导致芯片异常的高电流状态（SEL），甚至可能导致芯片的永久性损坏，需要在芯片设计阶段进行辐射加固。因此，需将芯片升级64通道抗辐射版本。设计了三边引脚，可扩展至128通道。
报告介绍此芯片的整体设计思路和应用场景，汇报前期的仿真和版图工作结果以及对未来的展望。
国家重点研发计划资助，项目编号2023YFF0721700

Speaker: 浩龙 廖 (Institute of high energy physics, CAS)

23 硅酸铋——一种双读出量能器用关键闪烁晶体材料

硅酸铋（Bi₄Si₃O₁₂，BSO）是一种新型闪烁晶体，具有良好的机械和化学稳定性以及光电和热释特性。BSO与锗酸铋（Bi₄Ge₃O₁₂，BGO）晶体结构相似，但性能更优，其衰减时间（100ns）仅为BGO的1/3，光输出则是钨酸铅（PbWO₄，PWO）的数倍，且余辉衰减常数等关键性能指标也显著优于传统闪烁晶体。此外，BSO晶体的原料成本较低，尤其是SiO2的价格远低于GeO2，使其成为替代BGO的理想材料，尤其在核物理和高能物理等领域展现出重要的应用潜力。日本核物理项目已将BSO列为下一代高能粒子探测器的候选材料，旨在以低成本、快闪烁的BSO取代BGO。欧美研究机构（如欧洲核子中心、美国德克萨斯科技大学）则正在探索BSO晶体在双读出量能器中的应用。研究表明，BSO、BGO和PWO是双读出量能器最具前景的闪烁材料，相较于PWO，BSO光产率更高且衰减时间更慢，有利于切伦科夫光与闪烁光的信号分离，且BSO的吸收边（285nm）较BGO（306nm）发生蓝移，虽对闪烁光影响不大，但更短的吸收边可增强Cherenkov光的强度，进一步促进信号分离。因此，BSO晶体凭借其SiO₂原料储量丰富、成本低廉、环境友好的优势，以及在双读出性能方面的优良表现，被确认为下一代晶体探测器最佳候选晶体之一，成为欧洲核子中心近百立方米的大型均匀强子量能器概念探测器的最佳候选晶体。
硅酸铋（BSO）晶体凭借其优异的物理特性、化学稳定性和闪烁性能，在核医学、高能物理、安全检查、工业无损检测、空间物理及核勘探等领域展现出广阔的应用前景，有望成为传统BGO晶体的理想替代材料。尤其在双读出量能器应用中，BSO晶体因其高光输出、短紫外吸收边和优异的切伦科夫光分离能力，被国际高能物理界公认为未来大型双读出量能器的核心候选材料。随着国际大科学工程的推进，BSO晶体有望成为下一代双读出量能器和大型强子量能器的关键功能材料，推动高能物理探测技术的革新。然而要实现其实际应用，仍需攻克大尺寸高质量晶体生长过程中的熔体组分偏析和生长机理问题，同时需要深入理解晶体尺寸及掺杂离子对BSO晶体双读出性能的调控机制。为此必须开展BSO晶体生长机理的深入研究以突破大尺寸晶体生长的技术瓶颈，并系统研究掺杂元素对晶体性能的影响规律，阐明其对光学特性和双读出性能的调控机制，为其在光电子器件和双读出量能器等高技术领域的应用提供理论依据。

Speaker: 学峰 肖 (北方民族大学电气信息工程学院)

24 基于像素型碲锌镉探测器的强流质子束斑原型成像系统

对于散裂中子源或加速器驱动的次临界系统等大科学装置，准确地测量散裂靶前强流质子束的剖面分布可为靶站的稳定运行提供关键信息，而越来越高的束流强度对剖面测量提出了更大的挑战。我们基于利用背散射次级伽马射线的思路，提出了一种间接测量质子束斑的方案，并研制了基于像素型碲锌镉探测器的原型伽马针孔成像系统。原型读出电路采用国产芯片JCF032EB实现，该芯片基于电荷灵敏放大器和模拟成形电路，电子学可读出256路阳极和2路阴极通道，阳极噪声水平0.06 fC，最大量程约50 fC。接入2个11×11像素、10 mm厚探测器的DOI测量精度好于0.9 mm，深度灵敏修正后的能量分辨率可达1.1% @ 662 keV。搭建了针孔成像装置并对伽马点源成像，针孔直径2 mm时的空间分辨为预期的mm量级，通过能量和DOI筛选方法将图像峰值信噪比从16提升至23。通过活化法测量了中国散裂中子源伴生质子束的剖面分布，成像所得图像接近束流预期的准正方形，验证了成像方法的可行性。

Speaker: 自衡 周 (中国科学技术大学)

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25 准双面硅漂移探测器的载流子输运与收集特性研究

硅漂移探测器（SDD）作为一种基于侧向耗尽工作原理的探测器，其能量分辨率与外置偏压条件紧密相关，本质上是外置偏压的改变会影响SDD内部载流子输运特性的变化。然而，传统的SDD最外环偏压不能超过2倍耗尽电压，否则会出现串通现象。为了提高SDD的最大工作偏压，我们设计了一种准双面结构的SDD（QD-SDD），即在传统SDD的背面也设计了漂移环结构，从而有效调节背面的电势分布，避免了正面和背面之间电势差过大而出现串通的问题。对于传统的SDD，当最外环电压过大（超过2倍耗尽电压），不仅会引起串通效应，还会导致电子通道靠近器件表面，容易造成表面复合损失。但对于QD-SDD，即使其最外环电压大于2倍耗尽电压，电子的输运通道仍在探测器的内部，与表面保持着一个安全距离。当QD-SDD最外环电压逐渐增大至-200 V时，器件不仅没有发生串通的问题，而且电子到达阳极的收集时间越来越短，电子收集速率也更快。

Speaker: Dr 星 李 (中国科学院微电子研究所)

26 高纯锗探测器波形甄别的机器学习方法研究

本研究基于反向同轴点电极高纯锗（HPGe）探测器，利用脉冲形状判别（PSD）技术区分单点与多点事例，以应用于稀有事件探测和低本底测量。研究采用卷积神经网络（CNN）对模拟波形进行训练，并利用实验波形校准前置放大器的响应函数，从而对实验数据进行事例甄别。结果表明，该方法的甄别性能与传统 A/E 方法相当，并在表面事例和背散射事例的识别方面表现出潜在优势。

Speaker: 思源 余 (清华大学工程物理系)

27 面向大面积X射线成像器件应用的碲锌镉柱状晶厚膜低温沉积工艺探索

碲锌镉厚膜是实现大面积X射线成像器件的关键核心材料。当前沉积碲锌镉厚膜的主流方法主要是近空间升华法（CSS），已经在ITO玻璃、FTO玻璃等衬底上实现了高质量（111）择优取向多晶厚膜沉积，以及在GaAs、GaSb单晶等衬底上实现了（100）取向单晶厚膜沉积，取得了碲锌镉厚膜沉积的系列进展。通过分析当前研究报道，CSS法沉积碲锌镉厚膜的工艺流程简单，核心控制参数较少，源料温度高于600℃，衬底温度普遍高于400℃。对于大面积X射线成像器件，若能将碲锌镉厚膜直接沉积到TFT玻璃或ASIC芯片上，将极大地简化器件工艺制程，但是挑战在于CSS法沉积的衬底温度过高，还需要进一步优化沉积工艺。为此，我们先后探索了闭管PVT法、PVT-VTE法、HWE法等低温沉积碲锌镉厚膜。我们最新提出的PE-HWE法能够在300℃衬底温度下沉积厚度400-800μm柱状晶碲锌镉厚膜，相对CSS法，衬底温度大为降低，后期可在温度敏感的TFT玻璃上直接沉积。

Speaker: 辉 孙 (成都信息工程大学)

28 双面电极三维柱状/沟槽探测器设计、仿真、工艺与测试

能量为30KeV的X射线在硅中的穿透深度可达863 μm，为了提升电荷收集效率，往往采用双面电极设计。然而耗尽800微米以上的硅体，其全耗尽电压和工作电压将达到几百伏，从而产生较大的能耗。为了突破上述局限，本文提出一种单结双面三维电极探测器，该器件基于8英寸CMOS工艺，在P型衬底晶圆正面采用深反应离子刻蚀以及原位掺杂等CMOS兼容工艺做N型沟槽，背面采用原位掺杂工艺做P型掺杂，最后利用金属磁控溅射沉积等工艺制备电极，实现双面三维电极连接。该双面三维电极，即在硅片正面和背面都加上电极，相当于整个硅片（725 μm）都在探测器探测范围内，能够更加有效提高载流子收集效率。该器件有望实现在航空航天、核医学、大科学装置和X射线谱仪等方面的广泛应用。

Speaker: 慧敏 纪 (中国科学院微电子研究所)

29 单硅光电倍增管中子探测器研制及测试

硅光电倍增管是一种硅基PN结的固态高增益光子快响应器件。采用面积6mm×6mm规格的单硅光电倍增管，耦合边长6mm立方体中子闪烁探测器晶体，研制了探测器外形尺寸为15mm×15mm×30mm的紧凑型中子探测器。在实验室采用Cs-137和Na-22伽马源测试了探测器的脉冲响应输出和积分电荷幅度线性关系；采用Cf-252源测试了探测器的中子伽马脉冲形状分辨因子，在100keVee能量附近的分辨因子品质参数FOM达到了1.20，在200keVee能量以上FOM因子达到了1.60，在120keVee阈值上的本征中子探测效率约为0.1%。此探测器可以应用于反应堆内以及一些狭小空间的快中子辐射场的测量和监测。

Speaker: Dr 晓波 刘 (中国工程物理研究院核物理与化学研究所)

30 散裂中子源二期1.6GeV质子束流线在线束流强度监测系统

散裂中子源二期工程包含一条1.6GeV质子束流线，需要一套长期运行的的在线束流监测系统(Beam Monitor Online System, BMOS)用于监测束流强度、位置以及均匀性。根据这一需求，基于SiC探测器设计了能够长期稳定运行的束流监测系统。探测器放置在束流边缘处，做到了在不影响束流本身的情况下通过间接测量的方法监控流强，同时还保证了系统测量具有较高的精度。报告的内容包括该系统的整体概念设计及目前实际系统搭建进展。监测系统进展包含硬件和软件两部分。硬件部分涉及探测器、电子学的选择及其性能测试；软件部分涉及监测系统的控制以及电子学信号到束流强度的还原，同时考虑了探测器长期工作带来的辐照损伤对束流强度计算的修正，并基于目前的软硬件测试结果计算得到系统束流强度测量的精度在1%以内。

Speaker: Kaibo Xie (广西师范大学)

31 ABX3型的钙钛矿单晶室温迁移率及其散射机制研究

诸如MAPbI3和CsPbBr3等ABX3型的钙钛矿单晶被广泛的认为是极具潜力的室温核辐射探测材料。迁移率作为代表输运性能的重要参数决定了探测器的工作性能。然而，实验测得的ABX3型钙钛矿材料的迁移率数值范围相差巨大，以MAPbI3单晶为例，其实验迁移率数值在2.5-800 cm2/(V·s)不等，而CsPbBr3单晶的实验迁移率数值更是在10-4500 cm2/(V·s)范围内变化，二者均没有公认的准确迁移率数值。
本研究使用了垂直布里奇曼法生长的高质量CsPbBr3单晶，并运用脉冲偏置飞行时间(ToF)测量技术准确地测定其迁移率，并获得了几近理想的ToF瞬态电流波形。实验结果表明，室温下，高质量低缺陷密度的CsPbBr3单晶空穴迁移率仅为25 cm2/(V·s)，同时变温飞行时间测量结果显示在155-350 K范围内，迁移率与温度呈μ ~ T-1.23的幂律关系，这与基于第一性原理得出的理论结果高度一致，有力地证实了室温下高质量CsPbBr3单晶空穴迁移率主要受极性光学支声子散射限制。此外，这一结论并非仅适用于CsPbBr3，在大多数常见的ABX3型钙钛矿材料如 MAPbI3中也有类似的结论，在接近室温的温度区间内，MAPbI3的迁移率变化也呈现出μ ~ T-1.5的幂律关系。
本研究为CsPbBr3等ABX3型的钙钛矿单晶室温下较低的迁移率数值起因提供了准确的数据支撑，较低的迁移率数值会限制其在高通量光子计数探测器上的应用。因此，降低极性光学支声子对载流子的散射程度是诸如CsPbBr3等ABX3型钙钛矿探测器的性能优化方向。

Speaker: Mr 港 曹 (shanghai university)

32 CsPbBr3晶体的制备与辐射探测性能优化

CsPbBr3是最具应用前景的钙钛矿半导体辐射探测材料之一。本文通过液氮制冷的方式尝试探究了逆温度结晶法生长的CsPbBr3单晶的X射线探测性能极限；通过添加剂辅助抑制了粉末热压法制备的形状规则的CsPbBr3多晶块材内的离子迁移，并研究了器件的X射线成像性能。
采用液氮制冷技术，成功将CsPbBr3单晶X射线探测器的检测限提升至了0.054 nGyair s−1，这意味着该探测器能够捕捉到极其微弱的X射线信号。这一结果得益于液氮低温环境下CsPbBr3单晶中深能级缺陷的"冻结"，使材料电阻率提升了两个量级，显著降低了探测器的噪声水平。
针对CsPbBr3材料易发生离子迁移的难题，通过引入晶界修饰剂，成功将低温热压制备的CsPbBr3多晶材料的离子迁移激活能提高至0.56 eV，使探测器在100 V mm−1强电场下的暗电流漂移降低了两个量级，展现出优异的抗偏压稳定性。基于该技术制备的CsPbBr3多晶X射线探测器检测下限达到9.41 nGyair s−1，性能可媲美CsPbBr3单晶X射线探测器，同时具备高对比度X射线成像能力。

Speaker: 时茂 王 (中国科学院合肥物质科学研究院)

33 II-VI族多元化合物半导体晶体生长及室温辐射探测器研究

II-VI族多元化合物半导体晶体作为重要的光电子材料，通常具有闪锌矿结构和直接跃迁型能带特征。通过掺入不同的杂质，可以获得n型或者p型半导体晶体材料。这些晶体具有原子序数大、电阻率高、载流子迁移率寿命积大、光吸收系数好等特点，适用于室温辐射探测。生长出高质量的单晶以及优化晶体生长方法是近年来国内外主要的研究方向。II-VI族多元化合物半导体晶体的生长技术近年来取得显著进展，特别是在三元（CdZnTe、CdMnTe、CdTeSe等）和四元（CdZnTeSe、CdMnTeSe等）体系方面，主要生长方法包括垂直布里奇曼法（VB）、移动加热器法（THM）、垂直梯度凝固法（VGF）、液相外延法、分子束外延法（MBE）等。本课题组采用改进的垂直布里奇曼（MVB）法，结合Cd补偿、Te过量、In掺杂等条件，成功生长了一系列直径30 mm、长度超过100 mm的大尺寸三元CdMgTe晶锭。
生长态晶体的Te夹杂相密度最低仅2.7×103 cm-2，红外透过率最高为64%，电阻率最高达3.8×1011 Ω·cm。CdMgTe室温辐射平面探测器对能量为5.48 MeV的241Am α粒子的最佳能量分辨率为8.62%和最佳载流子迁移率寿命乘积为1.47×10-3 cm2/V。未来，通过对CdMgTe晶体生长方法优化和设备的升级，如采用籽晶生长提高单晶率、引入Se元素形成四元体系CdMgTeSe、使用多温区炉改善晶体生长温场等措施，有望进一步提高CdMgTe器件的性能，推动其在辐射探测及更多领域的广泛应用。

Speaker: 桂芝 杨 (长安大学)

34 噪声抑制与高能量分辨率NiO/β-Ga2O3基辐射探测器

随着对极端环境下精确稳定的辐射探测的需求剧增，相较于传统Si，Ge探测器，具有更强的热稳定性、耐压性和抗辐照性的（超）宽禁带半导体成为了极具前景的替代材料。然而在探测过程中，各类噪声包括外界干扰、不完善的电路设计以及探测器本身噪声，都会导致基线波动而显著影响探测器的信号识别能力。这使得降低背景噪声成为了一个关键问题。在本工作中，我们重点研究了来自探测器的噪声，基于超宽禁带半导体材料氧化镓（β-Ga2O3），探究了器件噪声的产生机制。通过对比肖特基、异质结以及具有场板（FP）结构的异质结这三种结构的器件噪声，结合TCAD仿真和电学分析，我们确定了噪声的两类主要来源，包括载流子数量波动和载流子漂移速度不均匀产生的“散粒噪声”，以及由界面缺陷态主导的“闪烁噪声”。进一步地，我们制备了具有FP结构的1×1 mm²的大面积NiO/β-Ga2O3异质结探测器。通过电场调制，FP有效缓解了器件边缘的电场拥挤效应，在降低漏电流的同时增强了载流子漂移速度的均匀性，从而实现了明显的噪声抑制。该器件在-300 V反向偏压下，α粒子探测的能量分辨率显著提升，达到4.3%，超过了目前报道的所有Ga2O3基α粒子探测器。本工作对器件噪声来源的分析适用于各类半导体探测器，加深了对辐射探测器噪声这一基本问题的理解，同时还展示了通过电场调制手段抑制噪声的方法，有助于推进超宽禁带半导体在先进辐射探测的应用。

Speaker: 馨仪 裴 (学生)

35 基于LGAD的高时间精度探测器研究进展

低增益雪崩二极管LGAD因高精度的时间分辨性能而被CERN ATLAS和CMS选为探测器件，用以解决高亮度情况下的事例堆积问题，进而提升探测器的物理性能。中科院高能所研发的LGAD器件因抗辐照性能优良而被ATLAS HGTD项目采用作为核心传感器件，预生产器件全部满足HGTD项目要求，进入大规模生产阶段。此外，AC耦合型的LGAD器件可同时提供时间和位置探测能力，作为4D探测器而被国内外各单位广泛研究。本报告将介绍LGAD\AC-LGAD\monolithic LGAD等高时间精度探测器国内外的研究现状和应用前景，并汇报中科院高能所在LGAD和AC-LGAD器件方面的研究进展。

Speaker: 梅 赵 (中科院高能所)

36 基于掺杂与异质结工程的高灵敏度Ga2O3 X射线探测器

X射线探测器因其在医学成像和工业检测等领域具有重要应用价值。近年来，氧化镓（Ga2O3）因其具备高X射线吸收系数、高光生载流子收集效率以及对高辐照场景具有良好耐受性，成为高性能X射线探测器的研究热点。然而，由于存在本征浅施主杂质与缺陷，非故意掺杂氧化镓往往具有较低的电阻率，导致器件具有较高的暗电流和有限的灵敏度。针对这一问题，本研究采用受主离子掺杂工程和异质结构筑策略：首先通过Fe掺杂引入深能级受主，大幅降低了器件的暗电流，探测器灵敏度可达438 μC/Gy-1 cm-2。进一步通过构建Ga2O3/MAPbBr3异质结形成内建电场促进载流子的分离与传输，器件维持低暗电流的同时灵敏度高达1212 μC/Gy-1 cm-2，是商业化非晶硒探测器 (20 μC/Gy-1 cm-2)的60倍。同时实现147 nGy/s的超低检测限，较常规医学检测要求（5500 nGy/s）降低约37倍。本工作通过掺杂工程与异质结协同优化策略，系统解决了X射线探测器中暗电流与灵敏度的固有矛盾，为发展新一代高灵敏度、低检测下限探测器提供了新的材料设计思路。

Speaker: 新宇 刘 (山东大学)

37 石墨烯优化的碳化硅探测器性能研究

碳化硅探测器具有抗辐照、耐高温、高工作电压、高能量分辨、快时间响应等优势，在航空航天、核工业、核医疗、高能粒子物理等前沿领域都有重要的应用。为了保证电场的均匀性和电荷收集的稳定性，通常在探测器表面全覆盖金属电极。但是，金属电极的存在限制了探测器对x射线、低能离子、紫外线和重离子的探测，并影响了瞬态电流技术在探测器中的应用。为解决上述问题，本报告讨论了石墨烯优化的碳化硅探测器的电学特性、信号响应和电荷收集性能。结果表明，石墨烯优化的碳化硅探测器漏电流密度为4.275 nA/cm2@200V，信号上升时间缩短，电荷收集性能更稳定。

Speaker: 震宇 蒋 (中国科学院高能物理研究所)

38 面向辐射探测器测试标定需求的特种X射线光源技术

Speaker: 鹏飞 强 (西安光机所)

39 高灵敏度内充气叠层探测器的研制与应用

85Kr、133Xe等长寿命放射性惰性气体核素主要来源于核武器试验、乏燃料后处理、核电生产等人为涉核活动，这类核素具有产额高、半衰期长、物理性质稳定，且不易与其他元素发生化学反应等优良特性，在国际核监督保障和军控核查体系中扮演着重要的作用。其中，85Kr核素肩负着监督和发现秘密Pu材料生产、防止核扩散的重任；133Xe被联合国全面禁止核试验条约组织(CTBTO) 选为主要的监测对象，用于远程监测判断是否进行秘密核试验。此外，在核电生产中，85Kr、133Xe作为气态流出物中的主要放射性核素之一，对于监测核电厂运行工况、确保核设施环境友好有着十分重要的作用。在多数监测场景中，由于泄漏出来的放射性85Kr、133Xe气体经大气扩散稀释，其放射性活度已非常低，通常需要高灵敏度的测量装置来进行探测。叠层探测器（phoswich）是指由单个或多个光敏材料读出的两重或两重以上的闪烁体探测器，最早由Wilkinson于1952年提出并用于核物理实验中的粒子辨别。本文针对低水平放射性85Kr、133Xe的测量需求，系统地模拟了探测器厚度、工作压力等因素对电子、光子的探测规律，在国内首次提出了放射性氪氙叠层闪烁探测器设计，同时解决了Kr/Xe在闪烁体材料表面的记忆效应问题，发展叠层探测器脉冲波形信号读出与甄别技术，掌握探测器性能的实验标定方法，最终建立基于内充气叠层探测器测量低浓度85Kr、133Xe技术手段。相关技术已应用于低浓度85Kr、133Xe测量系统中，在防城港等核电站的气载流出物监测中得到应用。

Speaker: 军 曾 (中物院核物理与化学研究所)

10:20 茶歇

大科学装置半导体探测器系统

40 基于片上神经网络对CEPC Taichupix数据的粒子入射角度重建

单片有源像素探测器（MAPS）广泛应用于物理实验的探测系统，包括STAR实验、ALICE实验等。针对背景束粒子入射顶点探测器形成的海量命中，拟采用智能化单片有源像素探测器（Smart MAPS）完成Cluster入射角度的重建，实现背景束粒子命中的标记和筛除，降低系统数据量。本报告介绍了cluster找寻、特征提取算法及神经网络模型的设计，展示了该方案针对一款单片有源像素探测器芯片命中数据的入射角度重建结果，并与复杂神经网络模型重建结果进行了对比和分析。

Speaker: 瑞光 赵 (西北工业大学)

41 ATLAS HGTD 工程样机及数据获取系统进展简介

高颗粒度时间探测器（HGTD） ，将于 ATLAS phase II 升级中安装于 ATLAS 探测器的前向区域，通过以五十皮秒的时间分辨率测量带电粒子的时间信息， 从而抑制堆叠效应。 工程样机（demonstrator） 集成了探测器、前端电子学芯片、外围电子学板、二氧化碳冷却板、后端读出电子学，以及相应的数据采集与探测器控制软件。 通过整体运行对探测器在实际运行环景下各部件功能， 部件间连接情况， 以及完整探测器系统进行测试。 数据获取系统依托于后端电子学接收探测器回传的数据进行解码， 并依据触发编号进行数据聚合， 并永久存储到服务器磁盘。 工程样机也为数据获取系统提供了开发及测试平台。

Speaker: 傲楠 王 (USTC)

HGTD_Demonstrator.pdf

42 基于单片有源硅像素传感器的束流望远镜研制进展

束流望远镜作为高能物理实验中的关键探测装置，可精确测量目标探测器探测效率和本征位置分辨率等关键参数，为粒子探测器标定及束流特性分析提供重要实验依据。单片有源硅像素传感器具有高位置分辨、高集成度、快响应时间、低噪声以及低物质量的优点，在束流望远镜设计中展现出独特应用价值。作者所在中科大团队与德国电子同步加速器实验室(DESY)合作研发新型硅像素束流望远镜系统，完成了一套6层ALPIDE组成的原型系统的设计并成功开展了两次束流实验。原型系统实现了200kHz触发率、99.8%探测效率与小于4.2×10-6/event的误击中率，对6GeV实验束的径迹分辨率可达3.11μm，其各项指标均达到了新型硅像素束流望远镜系统的相关设计要求。目前正在研制基于TaichuPix3硅像素传感器Zynq SoC读出系统的紧凑型束流望远镜，预计在完成原型系统验证后，将应用于高能物理实验的粒子径迹重建，并计划拓展至质子CT等交叉学科领域。

Speaker: 阳辉 秦 (中国科学技术大学)

秦阳辉_基于单片有源硅像素传感器的束流望远镜研究进展.pptx

43 太阳极轨天文台中X射线望远镜载荷设计

X 射线成像望远镜（X-ray Imaging Telescope, XIT）作为太阳极轨天文台（Solar Polar Observatory, SPO）的科学载荷之一，主要承担太阳 X 射线观测任务，采用双光栅调制成像的方式实现对硬 X 射线的探测，实现对全日面爆发事件的监测与小尺度活动的 X 射线能谱获取。XIT载荷结构包括前端的准直器和后端的量能器，量能器部分包括42个硬X射线探头和2个软X射线探头，分别由碲锌镉探测器和硅漂移探测器两类探测器组成。本报告将介绍XIT载荷的基本结构和工作原理，并对量能器部分的计划和进展进行汇报。

Speaker: 慎 汪 (Purple Mountain Observatory, CAS)

44 EAST 托卡马克上辐射功率绝对测量系统

见上传附件

Speaker: Dr 艳敏 段 (中国科学院合肥物质科学研究院)

45 LGAD探测器在中国散裂中子源上的应用研究

LGAD探测器是一种具有超高时间分辨率的半导体探测器，此外，它还具有mm级单通道尺寸、增益层薄、抗辐照性能好的特点。这种性能优秀的探测器在加速器束流应用中具有非常好的应用前景。本报告介绍作者在中国散裂中子源开展的LGAD探测器的三方面研究工作。首先是基于LGAD探测器的高能质子能量测量系统的研制。目标是对质子能量实现1%分辨率的测量。其次是基于LGAD探测器的新型μSR谱仪设计，预计能显著提升脉冲型μ子源上开展μSR技术应用的潜力。最后是LGAD探测器在白光中子源零度角上的应用研究。

Speaker: 宇航 郭 (CSNS, Institute of High Energy Physics, CAS)

LGAD探测器在中国散裂中子源上的应用研究.pdf

12:00 自助午餐

半导体辐射探测器应用

Conveners: Prof. 宏博 朱, Prof. 建华 郭

46 用于硅像素探测器读出的数据传输技术若干进展

Speaker: 雷 赵 (中国科学技术大学)

47 MASS-Cube康普顿成像谱仪的地面校准实验

MASS-Cube是面向高能天体物理研究的创新性技术验证卫星，旨在为下一代大型伽马康普顿望远镜（如MASS and MeVGRO）提供关键技术支持。该载荷搭载了四个三维位置灵敏碲锌镉（3D-CZT）探测器，在立方星平台实现100 keV–3 MeV能段的伽马射线探测，其能量分辨率高达0.8%@662 keV。计划于2025年5月部署至550km低地球轨道，聚焦银河系中心511 keV正电子湮灭线辐射测量。目前，对MASS-Cube的各项性能指标进行了完备的地面标定实验和模拟研究，探测器DOI分辨率优于1.2mm。对于1m外的Na22点源进行了康普顿成像，其511 keV角分辨率测量（ARM）优于15°。进一步地，通过对MASS-Cube在不同温度和辐照下的响应特性进行监测，所获得的测试数据将用于评估该卫星载荷在预定轨道环境中的性能变化，以及进一步的探测器在轨校正处理。所做的地面实验将确保空间任务顺利进行。

Speaker: 昊 常 (清华大学)

48 基于像素CZT探测器的缪致X射线荧光分析技术研究

缪致X射线荧光元素分析技术（Muon Induced X-ray Emission, MIXE）具有穿透能力强、对低Z元素灵敏度高和多元素分析的特点。目前，国际主流的加速器缪子源均已建设了基于高纯锗探测器的MIXE谱仪。我国正在建设国内首个高流强脉冲缪子源装置（MELODY），并且预留了可兼容MIXE技术应用的负缪子传输束线和衰变缪子传输束线。在高流强脉冲束流环境下，基于高纯锗探测器的MIXE谱仪容易出现事例堆积，限制了其计数率。CZT探测器高颗粒度的特点，在MIXE谱仪中具有天然的优势，能够有效解决因事例堆积导致的计数率下降问题。本文基于MELODY的束流参数，针对月壤、陶瓷、锂电池等典型样品开展MIXE实验模拟研究，验证了CZT探测器用于MIXE装置的可行性。本文对基于CZT探测器的MIXE谱仪进行了优化设计，优化后的MIXE谱仪计数率比现有技术高一个量级。

Speaker: 游 吕 (散裂中子源科学中心)

基于像素CZT探测器的缪致X射线荧光分析技术研究-v2-20250417.pptx

49 面向 X 射线自由电子激光的硅像素传感器的研究

X 射线自由电子激光（XFEL）可在单脉冲持续时间内发射超高亮度、超短脉宽的光子。其卓越性能为材料科学领域的超快动态结构成像分析提供了有力支撑。硅像素传感器（SPS）是 XFEL 探测系统的核心器件，然而高强度 X 射线光子会引发硅材料中的"等离子体效应"，延迟像素读出电极的电荷收集时间，进而降低探测系统的成像帧率。为了加快传感器中高亮度 X 射线产生的电荷的收集速度，硅像素传感器需要在超高工作电压（500V）下运行。通过优化多保护环结构，研制出一款具有超高击穿电压和低漏电流的硅像素传感器。目前基于中科院微电子所 8 吋 CMOS 工艺平台研制的像素尺寸为 100um X 100um, 像素阵列为 8X8 的硅像素传感器可以具有的 1400V 击穿电压，2pA/pixel@500V 的超低暗电流水平。而全尺寸 10.38 cm×2.58 cm，1024×256 阵列规模，像素尺寸为 100um X 100um 硅像素传感器击穿电压最高可以达到 470V,保护环边缘像素暗电流可以达到 80pA@300V 的水平。为应对大阵列传感器的击穿电压性能退化，我们对像素传感器偏压时的保护环的电势分布进行了研究。通过 TCAD 仿真研究发现，适当减小保护环间距可以优化硅像素传感器表面电场分布，使电场分布更加均匀，从而进一步提高击穿电压。相关研究，为研制高耐压大阵列硅像素传感器奠定了基础。

Speaker: 志勇 吕 (中国科学院微电子研究所)

50 高能同步辐射光源半导体探测器研发进展

目前国内规划和正在建设的同步辐射光源对探测器性能要求越来越高，半导体X射线探测器作为目前最先进的探测设备被广泛应用在同步辐射实验中。一般描述X射线光子的物理量包括X光子能量、时间、位置和通量等，按照以上对不同物理量的探测，X射线探测器分为能谱探测器，时间分辨探测器，位置分辨探测器。HEPS光源探测器组针对实验需求，开展了以上几类探测器的国产化研制，部分实现了探测器的全部国产化研制和工程应用，第一次将国产化探测器应用在同步辐射大科学工程中。报告主要介绍像素阵列探测器的工程化研制和测试结果、硅漂移探测器的研制进展和金刚石位置灵敏探测器的研制和工程化应用。最后介绍课题组在未来针对新型实验需求，计划开展的其他新型探测器的研制计划。

Speaker: 贞杰 李 (Institute of High Energy Physics,CAS)

51 带电粒子半导体探测器电子束流测试

空间带电粒子探测是空间科学研究的主要手段之一,在太阳活动与空间灾害天气监测,雷暴活动与地球空间辐射环境耦合机制研究等领域具有重要意义。金硅面垒型探测器在核物理实验以及空间辐射环境中的应用有诸多方面，其耗尽层厚度从10微米到几个毫米厚不等，探测器能量范围也可以覆盖几十keV到几MeV的电子。半导体探测器测试一般只能使用放射源源进行，能点偏少，测试能量也偏低。为了测试带电粒子半导体探测更高能量的响应，我们利用高能所0.1keV-50MeV电子标定束线对探测器进行了能量响应测试。测试结果也与放射源进行了对比。本文介绍了半导体探测器电子测试的过程和结果。通过测试验证了半导体的性能，电子束流测试结果也显示与放射源测试结果一致。

Speaker: Dr 正华 安 (中国科学院高能物理研究所)

52 基于碲锌镉探测器的编码/康普顿双模相机模块研制

基于碲锌镉探测器的编码、康普顿相机在天体物理、核安保、辐射监测等领域有着广泛的应用。像素型碲锌镉探测器可通过对阴极与阳极信号的解析，获取射线作用三维位置，实现编码或康普顿成像功能。本研究基于4块22mm22mm15mm的像素型碲锌镉探测器，耦合16片CPRE32芯片，开发了CZT探测器成像模块。该模块包含484路阳极通道与4路阴极通道，芯片间通过串行菊花链式互联，信号串行读出。经测试，探测器模块水平位置分辨2mm，深度分辨2.6mm，测量能量范围覆盖60keV-2MeV，能量分辨小于2%@662keV。基于该探测器模块开发了便携式编码/康普顿双模相机，实现了40°视野编码与图像融合成像，且初步开展了全空间方位角的康普顿成像功能验证。

Speaker: 晓轩 李 (中国科学院高能物理研究所)

53 辐射探测器级CVD金刚石材料制备和器件性能研究

超宽禁带半导体金刚石拥有卓越的抗辐照性能以及极佳的载流子输运特性，被认为是对强辐照、极端环境辐射场进行探测的理想半导体材料，具有重要的应用前景。近年来，化学气相沉积（CVD）金刚石技术的快速发展使得大尺寸、低成本的金刚石得以获取，我国的金刚石辐射探测器近年来在电荷收集性能上取得突破性进展，在器件和材料研究方面正在迅速提升。本报告将具体介绍金刚石辐射探测领域的国内外研究情况，及西安电子科技大学在金刚石辐射探测器和材料领域取得的重要进展。

Speaker: 凯 苏 (西安电子科技大学)

青年学者论坛

Conveners: 晶晶 常, 涛 王

54 高灵敏、低噪音钙钛矿材料及器件

Speaker: 广达 牛

55 大尺寸钙钛矿单晶生长设计及其高性能X射线探测器

Speaker: 渝城 刘

56 Hi’BT重离子束流望远镜原型系统开发与应用

研究针对重离子束流实验的高精度探测需求，成功研制了国内首套基于像素探测器的Hi’BT重离子束流望远镜原型系统。该系统采用自主研发的Topmetal-M像素探测器芯片，结合高速光纤通讯架构（单板速率10Gbps，汇总速率60Gbps，误码率<5.8×10⁻¹⁶）和低噪声数据采集技术（非线性偏差≤0.128%，噪声≈2.57mV），实现了对重离子径迹的亚微米级分辨率探测。
在392.92 MeV/u的¹²C⁶⁺束流实验中，系统通过优化的束斑筛选算法和Corryvreckan重建框架，解决了高本底噪声（>37.37 keV·cm²/g LET）及复杂束流条件（通量1.5×10⁴ ions/pulse）下的数据挑战。实验结果显示，X/Y方向位置分辨率分别达6.6-8.9 μm和8.2-11.5 μm。
该系统完成国内重离子专用束流望远镜的原型设计，其模块化设计（覆盖面积可扩展）与高集成度架构为高能物理实验、探测器标定及医学粒子束应用提供了创新性解决方案。

Speaker: 洪林 张 (Institute of Modern Physics)

重离子束流望远镜原型系统开发与应用.pdf

57 基于4H-SiC的CEPC快速亮度探测器的设计与仿真

The Circular Electron-Positron Collider (CEPC), planned for future construction, is a high-luminosity electron-positron collider. To meet its nano-beam requirement, a beam horizontal alignment scheme based on the luminosity-driven dithering orbit feedback system has been proposed. This scheme necessitates the placement of detectors at specific locations. In this work, we have designed the detectors made of 4H-SiC and simulated the detector performance. The results indicate that the detector system meets the 2% precision requirement.

Speaker: 雁鹏 李 (中国科学院高能物理研究所)

基于4H-SiC的CEPC快速亮度探测器的设计与仿真.pdf

基于4H-SiC的CEPC快速亮度探测器的设计与仿真.pptx

58 The LHCb UP detector in Upgrade II

The LHCb experiment is planning a second major upgrade (Upgrade II) in the 2030s, with the goal of increasing the instantaneous luminosity to 1.0x1034 cm−2s−1. This upgrade aims to enhance the study of heavy flavor physics and to search for potential signals of new physics in the beauty and charm quark sectors. To operate under the demanding conditions of Upgrade II—characterized by higher radiation levels and significantly increased data rates—the LHCb detector will undergo substantial upgrades. For instance, the current Upstream Tracker (UT), which is based on silicon strip sensors, will be replaced by a new pixel sensor detector, known as the Upstream Pixel Tracker (UP).

The primary function of the UP detector within the LHCb tracking system is to reduce the rate of ghost tracks and accelerate track reconstruction, particularly within the LHCb trigger system. It also enhances the reconstruction efficiency for long-lived particles such as KS0​ and Λ0. Currently, the detector is in the research and development (R&D) phase, with the goal of delivering the Upgrade II Technical Design Report (TDR) by 2026.

In this presentation, I will first introduce the overall design of the UP detector, including the detector layout and the various pixel sensor chip options under consideration from different foundries. Following that, I will present simulation studies of the new UP detector and discuss its expected performance under the Upgrade II conditions.

Speaker: 煦昊 袁 (中国科学院高能物理研究所)

mingjie_250418_v3.pdf

59 面向STCF实验MAPS内径迹探测器的快速模拟算法及其应用

超级陶粲装置（STCF）作为我国自主研制的下一代高亮度正负电子对撞机，将在2-7 GeV能区以超越BEPCII两个量级的峰值亮度，为标准模型的精确检验及新物理探索提供关键实验平台。针对STCF探测器性能研究与物理分析需求，目前已经构建了包含全系统模拟、数字化与重建流程的OSCAR离线软件框架。其中，基于单片有源硅像素传感器（MAPS）的内径迹探测器作为核心探测单元，其响应模拟精度直接影响径迹与顶点重建质量，而实验预期的高事例率（~400kHz）与强本底环境对模拟计算效率提出了严苛要求。在此背景下，本报告提出了一种基于预计算查找表的MAPS响应模拟方法，在保持与全模拟方法一致的精度的前提下，将单事例模拟时间缩短三个量级以上。基于该算法的物理特性，进一步开发了面向MAPS的簇团重建校正算法，通过结合径迹方向信息实现对簇团位置的精确重建，同时修正能量沉积测量的偏差。此快速模拟算法原理上不依赖于具体的探测器类型，可拓展至混合型硅像素探测器、3D硅像素探测器乃至 LGAD，有望为未来高能物理实验的半导体探测器模拟提供通用化的解决方案。

Speaker: 睿洋 张 (USTC (University of Science and Technology of China))

STCF_MAPS快速模拟算法.pdf

60 Ga2O3基辐射探测器研究

超宽禁带半导体材料如氧化镓（Ga₂O₃）和金刚石，因其优异的物理特性在研制紧凑、高精度、耐用的辐射探测器方面展现出巨大潜力，尤其适用于核反应堆恶劣环境下的安全监测和长期近堆芯检测。目前，金刚石基α粒子、中子探测器已有报道，但其性能受到n型掺杂困难和高压载流子提取限制。Ga2O3作为一种新兴的超宽禁带半导体，具有金刚石的优良特性，包括耐高温和抗辐射性。随着大尺寸Ga2O3晶片的问世和其外延技术的进步，其在电力电子领域取得了快速的发展，材料端的发展也使Ga2O3基辐射探测器具备了研究基础。本研究面向α粒子和中子探测领域，结合氧化镓器件的特性进行针对性器件设计，通过先进制备工艺，设计并制备出不同类型的大面积氧化镓辐射探测器，主要内容包括：1）开发了首个大面积（d=2 mm）β-Ga2O3肖特基结型α粒子探测器，通过引入PtOx高势垒金属（1.83 eV）将大面积器件漏电流密度降至63 pA/cm²（-100 V），并在-120 V偏压下实现31.7%的电荷收集效率与15.3%的α粒子（5.486 MeV）能量分辨率，对β-Ga2O3基α探测器进行了初步探测。2）构建低界面陷阱密度的p-NiO/β-Ga2O3异质结，设计并制备了超大面积（9 mm2）β-Ga2O3热中子探测器，实现10⁻⁸ A（-200 V）的超低漏电流，显著提升了器件性能，其中α粒子能量分辨率达10%。通过集成¹⁰B中子转换层，使用慢化氘氚（D-T）聚变中子源进行中子响应测试，完成首次β-Ga2O3热中子探测器样机验证。测试过程使用了3He中子探测器对中子注量率进行标定，得到器件理论热中子探测效率为2.22%，填补了Ga2O3基半导体在热中子探测领域的空白。两项研究系统揭示了β-Ga2O3作为耐辐射、高性能探测器材料的潜力，为核反应堆监测及辐射探测应用提供了从基础机理到器件优化的新方案。
本工作得到国家重点研发计划项目（2022YFB3605403）、国家自然科学基金（61925110, U20A20207）、中国科学院合肥研究院院长基金（YZJJ202311-TS）等资助。

Speaker: Mr 祥东 孟 (合肥物质科学研究院)

61 基于RASER的碳化硅探测器性能与应用研究

RASER 是一款自主研发的半导体仿真模拟软件，具备强大的模拟能力，可对平面及 3D 结构的硅、碳化硅等半导体材料器件进行快速模拟，获取 IVCV、电荷收集、时间分辨等关键物理参数。近期，研发团队对 RASER 进行了优化与拓展。利用该软件成功实现了对碳化硅 LGAD 重要电学性质的仿真，验证了增益层模型的可靠性，为深入研究碳化硅 LGAD 的性能及推动其实际应用提供了关键依据。同时，完成了碳化硅探测器在质子辐照后的深能级补偿模型仿真，有效验证了辐照模型的合理性，为理解碳化硅探测器在辐照后的变化机制提供了坚实的理论支撑。此外，通过合理设置边界条件，RASER 实现了碳化硅微条探测器的简化模拟，并对微条探测器的时间、空间分辨进行了估算，为该类探测器的研究提供了重要参考。在探测器应用模拟领域，团队基于前期成果，运用 RASER 对碳化硅探测器在 CEPC 亮度检测中的应用展开设计与仿真。通过灵活设置不同的物理参数和边界条件，能够直观呈现探测器在不同条件下对粒子的信号响应情况，为后续探测器的性能评估和优化设计提供了丰富的数据支持。

Speaker: 素玉 肖 (山东高等技术研究院)

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62 金属卤化物钙钛矿晶体生长及其X射线探测器应用研究

报告包含晶体生长、X射线探测器和耐辐射性等研究内容。基于表界面张力分析，开发层析诱导结晶工艺。基于温压调控结晶动力学分析，开发真空蒸发晶体生长工艺，成功生长出传统三元MAPbX3（X=I, Br, Cl）、混合有机阳离子（CsxFA1-xPbIyBr1-y，CsxMA1-xPbIyBr1-y）、混合卤素阴离子（MAPbIxBr3-x）、全无机（CsPbBr3）和低维（BA2PbI2Br2）等多种钙钛矿单晶。基于高质量MAPbBr3单晶制作的X射线探测器，获得54 nGy s-1检测限、24552 μC Gy-1 cm-2的灵敏度，未封装器件干空储存200天仍保持97.1%初始响应。基于三维全息、XRD、PL和拉曼等技术，揭示钙钛矿光致形变与光生载流子存在共生关系，即光生载流子致使Pb和Br的键价作用减弱，从而引起Pb-Br化学键伸直，进而使晶格空间扩大。火星地表温度模拟实验表明，钙钛矿光电的关键参数均保持稳定。火星尘暴静电放电（Electrostatic Discharge，简称ESD）实验证实，光致形变致使钙钛矿晶体表界面晶格不稳定，易发生应力挤压破损和光电腐蚀。

Speaker: 董 刘 (山东大学)

钙钛矿晶体生长及其X射线探测器应用研究1.pdf

63 质子辐射诱导缺陷对4H-SiC LGAD(SICAR)探测器的影响机制研究

碳化硅（SiC）凭借其宽禁带特性和强化学键能，已被视为替代硅制造抗辐射电离粒子探测器的潜在材料。但是相同能量的粒子在碳化硅中产生的电子-空穴对数量是硅的2/3，因此SiC探测器的脉冲幅度相对较低。制备低增益的SiC探测器可以提高信噪比并具有良好的抗辐照特性，第一版4H-SiC LGAD(SICAR)其增益可达2-3倍，并对该器件进行了80 MeV 能量质子辐照（2 × 10¹¹neq/cm2 ~ 1 × 10¹⁴ neq/cm2）。
通过对辐照前后器件的电流-电压、电容-电压测试以及缺陷表征研究了辐照缺陷对辐照前后的的漏电流和电容以及电荷收集效率的影响。

Speaker: 森 赵 (IHEP，CAS)

64 高温环境下的金刚石深紫外探测器研究

近年来，随着深空探测、高能物理和极端环境监测等技术的快速发展，对能在高温、高辐照等极端条件下稳定运行的深紫外探测器提出了更高要求[1,2]。金刚石材料凭借其宽禁带、高热导率、高载流子迁移率和出色的辐照稳定性，成为实现高温深紫外探测的理想候选材料[3-8]。本文基于高质量单晶金刚石，制备了基于金刚石晶体管结构的深紫外探测器，并在高温环境下，测试了其紫外探测性能，评估了高温对器件光电响应特性、暗电流噪声以及响应速度的影响。
由于氢终端金刚石表面对环境较为敏感，在器件制备过程中需要考虑如何有效的对氢终端表面进行保护，这将会是影响能否实现高性能氢终端金刚石器件的重要因素。本实验中先在氢终端金刚石上直接沉积一层金薄膜保护氢终端，之后利用光刻腐蚀金工艺进行器件的制备。本研究利用金掩膜腐蚀工艺，成功制备出基于CVD单晶金刚石金属-半导体场效应晶体管,器件结构及显微镜照片如图1所示。

图1 (a) 器件示意图和 (b) 器件显微镜照片
图2为光电晶体管在关态下，温度分别为室温、60 ℃、80 ℃和120 ℃条件下进行日盲光探测的测试结果。在图2(a) 的对数坐标下，可以很直观的发现探测器的暗电流随着测试温度的升高而升高。在室温下探测器暗电流为 4×10-12 A，当测试温度为 120 ℃ 时探测器暗电流为 5×10-10 A。光电流随着测试温度的升高到 60 ℃，光电流从 17 nA 下降到 10 nA，之后下降趋势趋于平稳。虽然光电晶体管在高温下表现为暗电流上升光电流下降，光暗比下降等整体探测性能下降，但是在整个变温光探测过程中探测器依旧在特定温度下具有较好的循环测试可重复性。

图2 氢终端金刚石 MESFET 光电晶体管在 437 W/m2 入射光功率下，(a) 对数坐标和 (b) 线性坐标不同测试温度的动态响应曲线
参考文献：
[1] YU A GOLDBERG. Semiconductor near-ultraviolet photoelectronics [J]. Semicond. Sci. Technol, 1999, 14: R41-R60.
[2] MILLER RUTH A, SO HONGYUN, HEUSER THOMAS A, SENESKY DEBBIE G. High-temperature Ultraviolet Photodetectors A Review. arXiv, 2018.
[3] Fei H, Sang D, Zou L, et al. Research progress of optoelectronic devices based on diamond materials[J]. Frontiers in Physics, 2023, 11: 1226374.
[4] Shimaoka T, Koizumi S, JH, et al. Recent progress in diamond radiation detectors[J]. Functional Diamond, 2022, 1(1): 205-220.
[5] Yuan Q, Wang W, Zhang W, et al. A wide ultraviolet spectra response photodetector based on epitaxial growth of highly-oriented ε-Ga2O3 crystal on diamond substrate[J]. Functional Diamond, 2023, 3(1): 2256360.
[6] Fang W, Li Q, Li J, et al. Deep ultraviolet photodetector: materials and devices[J]. Crystals, 2023, 13(6): 915.
[7] Zhang X, Liu K, Liu B, et al. Phenomenon of photo-regulation on gold/diamond Schottky barriers and its detector applications[J]. Applied Physics Letters, 2023, 122(6).
[8] Han X, Wang Y, Gong Y, et al. Coexisting multi-valence states of doped Ta into β-Ga2O3 films on B-doped mono-diamond to achieve high performance heterojunction detector[J]. Materials Today Physics, 2025, 52: 101682.

Speaker: 燕 彭 (山东大学)

15:26 茶歇

15:30 茶歇

青年学者论坛

Conveners: 然 郑 (西北工业大学), 航 臧 (西安交通大学)

65 铋基非晶态金属卤化物的X射线探测应用

329型Bi基金属卤化物多晶薄膜由于具有高X射线吸收系数和优异的探测性能，在新一代X射线成像技术中具有极大的应用潜力。然而，零维材料结构中相互独立的[Bi2X9]3-单元和多晶薄膜中大量晶界导致载流子传输和收集能力低、离子迁移严重、暗电流大、响应均匀性差。为此，我们设计了一种新的具有多苯环的甲基三苯基膦有机分子来优化能带结构。 首次实现了A位阳离子与[Bi2X9]3-的耦合，使其成为导带最小值的主要贡献者，摆脱了传统零维金属卤化物中载流子传输仅限于[Bi2X9]3-的困境。此外，MTP3Bi2I9非晶大面积晶片的制备是通过低温熔融淬火法实现的，非晶态大的空间位阻效应提高了稳定性，增加了离子迁移势垒，并提高了器件的响应均匀性(14%)。进一步，非晶结构利用A位阳离子参与导电，在非晶X射线探测领域实现了创纪录的灵敏度(7601 μC Gy-1 cm-2)和较低的暗电流(~0.11 nA)，并具有可低温大面积制备得特点。最后，我们成功设计了非晶阵列成像器件，该器件表现出优异的响应均匀性和潜在的X射线成像能力。

Speaker: 志文 靳 (兰州大学)

66 金刚石辐射探测器能谱分辨特性的重离子辐照效应研究

金刚石辐射探测器因其优异的电学输运特性和卓越的抗辐射能力，在空间环境探索及高能物理等领域已展现出显著优势[1-5]。由于重离子轰击引发的突发性失效对探测器具有致命性风险，若其对重离子辐照的线性能量传输（LET）阈值超过$75 MeV·cm^{2}/mg$则将表现出较好的单粒子效应免疫特性，因此研究金刚石辐射探测器能谱分辨特性在此条件下的重离子辐照效应将有重要的理论和工程应用价值。
本研究对LET值为$83.8 MeV·cm^{2}/mg$的重离子辐照对金刚石辐射探测器的能谱分辨特性的影响开展了实验研究。首先采用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）设备制备了$500 μm$厚的单晶金刚石，并采用电极终端调制方法在上下表面沉积$150 nm$金作为欧姆接触电极，随后覆盖了$200 nm$氮化硅（$Si_{3}N_{4}$）作为钝化层并进行了器件封装，使用1.17 GeV的$^{181}Ta^{31+}$重离子以$1×10^{7}ions/cm²$注量进行重离子辐照实验，通过比对器件辐照前后对$^{241}Am$ $α$粒子的能谱分辨特性以及重离子辐照后的快中子能谱特性，获得了器件的性能变化特性。结果表明，辐照前，器件对$α$粒子的电荷收集效率（CCE）与能量分辨率分别为97.38%和1.53%（电子）、97.17%和1.54%（空穴），而辐照后器件的CCE和能量分辨率则轻微恶化为97.20%和1.77%（电子）、96.70%和1.92%（空穴），其成因是由于辐生载流子的迁移率寿命积由辐照前的$1.24×10^{-4} cm^{2}·V^{-1}$（电子）和$1.27×10^{-4} cm^{2}·V^{-1}$（空穴）衰减到了辐照后的$3.7×10^{-5} cm^{2}·V^{-1}$（电子）和$4.7×10^{-5} cm^{2}V^{-1}$（空穴）。随后的14.1 MeV快中子能谱实验中，器件对8.4 MeV $^{12}C(n, α)⁹Be$峰的能量分辨率可达2.56%，展现出了良好的能谱分辨特性。该研究结果表明，重离子辐照虽会导致金刚石载流子迁移率寿命积发生轻微下降，但其仍可保持良好的能谱分辨特性，不会发生致命性失效，可在空间辐射监测、高能物理实验等强辐照场景中展现出重要应用价值。

Speaker: Dr 唯 王 (西安电子科技大学)

67 USTC三维硅像素探测器的研究进展

相比于传统的平面型硅探测器，三维硅探测器是一种抗辐照性能更强的探测器，同时也具有实现时间-空间(4D)分辨的潜力。经过国内外数十年的研究，三维硅探测器技术已用于研究高能物理的大型强子对撞机上，其可耐受1×1016 neq/cm2 1MeV等效中子辐照通量。我们的团队致力于新型三维硅像素探测器的研制，包括探测器的仿真设计和器件加工。在完成器件设计和关键工艺验证之后，我们设计并提交了第一版版图，目前仍在学校的微纳研究与制造中心流片。本报告将会介绍器件在不同几何或工艺参数下的仿真结果，器件加工流程，以及预计会展示流片完成后器件的电学性能测试结果。

Speaker: 阔 马 (University of Science and Technology of China)

68 面向超重元素Nh探测的4H-SiC探测器设计制备研究

在超重元素化学研究领域，目前对第113号元素Nh（Nihonium）的化学性质研究备受关注。目前，研究人员通常采用热色谱法并结合阵列钝化注入平面硅探测器（PIPS）探测Nh元素释放的α粒子，从而推算出其吸附焓等化学信息。由于PIPS探测器无法在50°C以上的温度下工作，当前实验系统的温度梯度场被限制在-60℃至50℃，而113号元素的研究需要更高温度的探测区间以实现更精确的化学性质测量。因此开发新型、更为先进的半导体探测技术成为亟待解决的难题。4H-SiC因其具备更大的禁带宽度、大位移阈能以及高热导率等特性，成为替代传统Si基探测器的理想选择。本研究针对Nh元素探测器的需求，结合器件设计优化和制备技术，开发了高性能的4H-SiC探测器。主要研究内容如下：1）设计并制备了高性能的SBD型SiNx/Ni/4H-SiC探测器，该探测器在80℃的空气环境下能量分辨率为1.83%，与在26℃空气环境下的1.75%一致。在241Am真空环境下，阵列探测器的能量分辨率为1.18%~1.34%，表明该4H-SiC探测器能够优化温度梯度场为-60℃至80℃。2）为进一步提升4H-SiC探测器的高温性能，研究了SiC-SBD和SiC-MSM两种结构的4H-SiC基探测器的探测性能。在常温下，SiC-SBD探测器的能量分辨率为0.61%，而SiC-MSM探测器的能量分辨率为1.21%。高温下的α响应测试结果显示，SiC-SBD探测器在200℃时能量分辨率降至5.1%；而SiC-MSM探测器在300℃以下的能量分辨率始终低于3.0%。本研究的成果为未来超重元素Nh探测器的设计与优化提供了重要的技术参考，并为高性能半导体探测器在核探测领域的应用奠定了基础。
本工作得到国家重点研发计划项目（2024YFE0110300）、国家自然科学基金通用技术基础研究联合基金（U2436201）、中国科学院合肥研究院院长基金（YZJJ202311-TS）等资助。
关键词：4H-SiC；超重元素；探测器；高温；能量分辨率
作者简介：任雷，男，安徽阜阳人，博士研究生，主要从事4H-SiC辐射探测器设计制备研究。
参考文献:
[1] Zimeng Jia, Yang Wang, Shiwei Cao, et al. LEGEND-A detection system for next-generation gas-adsorption thermochromatography experiments with Nh, NIMA, 1072 (2025) 170166.
[2] Lei Ren, Ronghua Li, Yuncheng Han et. al., High performance 4H–SiC detectors for superheavy elements study, NIMA, 1072 (2025) 170181.
[3] Xiangdong Meng, Yuncheng Han, Lei Ren et. al., A novel 4H-SiC thermal neutron detector based on a metal-oxide-semiconductor structure, NIMA, 1068 (2024) 169683.

Speaker: 雷 任 (中国科学院合肥物质科学研究院)

69 基于SiPM阵列的TOF-PET读出电子学

SiPM(silicon photomultiplier)硅基探测器近些年发展迅速，其小体积，高增益，低工作电压，低磁干扰的优势促进多个行业的发展，其中就包括高能物理和核医学成像。TOF-PET(time of flight–positron emission tomography)飞行时间正电子发射断层扫描在原本的PET基础上引入了时间概念，更加精确的定位到放射衰变的位置，大大提高了成像的速度和精度。实验探测器部分使用参考探测器（单像素SiPM，MicroFJ-30035）和PET探测器（6×6 SiPM阵列，MiroFJ-30035）直线相向放置，中间放置正电子放射源22-Na。两个探测器分别输出能量通道和时间通道，探测器的能量信号传输至FPGA进行宽度测量，时间信号通过AD8000放大器放大之后接入TDC，记录前沿到达时间。其中PET探测器的能量读出采用行列互联的方式，以减少电子学通道数的使用。目前PET探测器可以耦合1mm2×10mm LYSO (lutetium yttrium oxyorthosilicate) 晶体阵列，可以得到清晰的晶体分辨图和355 ps的时间分辨率。目前实验还在进一步优化过程中，最新结果将会在会议上报告。

Speaker: 博 王 (Shandong University)

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70 LGAD读出电子学

当前，低增益雪崩探测器（LGAD）已成为国内外研究的前沿热点之一。目前LGAD探测器主要停留在毫米级的器件。为了实现更高的位置分辨能力，电容耦合型低增益雪崩探测器（AC-LGAD） 应运而生。该探测器在实现超高精度位置分辨率与时间分辨率方面展现出显著优势，有望在未来大型物理实验中发挥重要作用。与传统探测器相比，LGAD探测器具有信号前沿时间短、脉冲宽度窄、通道 数量多等特点，这些特性使得现有商用电子学系统难以满足其快速测量需求。本报告将介绍国内外LGAD探测器读出电子学的发展和研究状态，介绍此类探测器的读出方法。同时汇报本实验室所研究的基于Altiroc芯片和基于FPGA的LGAD多通道前端电子学系统。

Speaker: 坤 胡 (SDU)

LGAD读出电子学-西安.pptx

71 用于硬X射线的碲锌镉像素探测器读出电子学系统原型

MeV波段的伽马射线成像在研究核合成过程、致密天体物理及行星形成方面具有重要的科学价值。碲锌镉探测器具备原子序数高、宽禁带等特性，使其对伽马射线探测有较高的能量分辨率。我们基于一套IDEAS公司的三维碲锌镉康普顿望远镜原型系统完成探测器信号深度修正算法和成像初步验证。该系统采用尺寸为 22 mm×22 mm×10 mm 的11×11像素阵列的碲锌镉晶体，并以IDEAS公司的GDS-10 ASIC芯片为核心，实现三维碲锌镉多通道低噪声的读出。探测系统对Cs-137的662 keV全能峰分辨率在经过深度矫正后优于0.9%，并采用直接反投影算法实现了点源成像。未来，我们计划研制一套三维碲锌镉康普顿望远镜原型系统。

Speaker: 玮泽 李 (Purple Mountain Observatory，Chinese Academy of Sciences)

用于硬X射线的碲锌镉像素探测器读出电子学系统原型—李玮泽.ppt

72 半导体探测器匹配读出及数字化处理技术的研究

半导体探测器具有快速的时间响应、宽的线性范围、高的能量分辨率等特点，因而在 X 射线和伽马射线能谱测量领域被广泛使用。现有的半导体探测器主要包括硅、锗材料制备的传统型半导体探测器，碲化镉、碲锌镉等材料制备的化合物半导体探测器，以及由铯铅溴等钙钛矿材料制备的新型探测器。尽管半导体探测器在能谱测量中表现出色，但仍存在一些限制性能的问题，据此，成都理工大学先进核辐射探测与仪器课题组开展了多类型半导体探测器工作机理的研究，对探测器的载流子迁移特性进行分析，建立多类型探测器能量响应的特征数学表达式，并开展探测器最佳匹配读出电路的研究，分别实现高精度电荷信号读出、低噪声快电流信号读出等电路的研制；同时，为实现优异的能谱测量效果，开展了核脉冲信号最佳匹配处理算法的研究，分别实现了数字梯形、数字尖顶、对称零面积梯形等滤波成形器的设计；同时为了进一步提升能谱测量性能，开展了自适应滤波成形、多点能量沉积修正、“空穴拖尾” 甄别修正、脉冲堆积剥离等数字化算法的研究；此外，将卷积神经网络技术应用于探测器的能谱测量，构建了事例甄别、康普顿散射抑制等模型。综上所述，通过开展匹配读出及数字化处理技术进行研究，可提升高纯锗、碲锌镉、硅漂移等类型探测器的能量分辨率、脉冲通过率、峰康比等性能，对推动半导体探测器在能谱测量领域的应用具有一定价值。

Speaker: 传皓 胡 (成都理工大学)

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73 基于180nm高压CMOS像素传感器研究进展

本研究基于国内 0.18 µm 高压 CMOS 工艺，研制了高压像素传感器原型芯片，该芯片采用大尺寸灵敏二极管高压偏置方案，像素尺寸为 50 µm×50 µm，芯片面积 5mm×5 mm，像素内集成了电荷敏感前置放大器、整形器、甄别器和锁存器。灵敏区的功耗约为 130mW/cm2，其像素尺寸和灵敏区功耗达到国际同类传感器先进水平。我们建立了“衬底电压-噪声传递”多物理场耦合模型，揭示了衬底电压调控下噪声成分迁移规律，量化解析热噪声、闪烁噪声与散粒噪声的竞争机制，衬底电压不断降低的过程中，热噪声和闪烁噪声功率占比变小，散粒噪声功率占比不断增加，模型计算、仿真和测试结果均具有较好地一致性，为低噪声电路设计提供理论范式。测试结果显示，收集二极管的击穿电压达到-54V，通过使用55Fe放射源标定，单个像素的电荷收集效率约为64%，电荷-电压转换系数约为78uV/e-，测试表明该高压工艺的电荷收集效率已达到国际先进图像传感器工艺（CIS）水平，测得像素读出电路 S-cure 曲线噪声约 325e-。

Speaker: 澳东 宋 (shandong university)

74 陷阱构建策略增强稀土闪烁体材料的X射线探测性能研究

用于 X 射线成像的闪烁体在不可预测的环境中需具备高空间分辨率和高稳定性。为了挑战当前最先进的技术，有必要设计具有高热稳定性、高分辨率和高光产额的闪烁体。在本研究中，成功合成了零热猝灭的 Lu₃Al₅O₁₂:Ce³⁺（LuAG:Ce³⁺）透明陶瓷（TCs），并表现出高光学透明性。所得 TCs 的热释光（TL）曲线表明，氧空位的形成可作为俘获中心，捕获载流子并通过热补偿效应提高其热稳定性。该 TCs 闪烁体的优异热稳定性，使其能够在加热过程中无鬼影效应地监测目标样品内部结构的动态变化。此外，得益于 TCs 闪烁体的超高均匀性、高透明度及快速光衰减，实现了约 112 lp mm⁻¹ 的 X 射线显微成像卓越空间分辨率。这些结果无疑表明，所得 LuAG:Ce³⁺ TCs 在 X 射线探测器领域具有广阔的应用前景。

Speaker: 婷 王 (成都理工大学)

75 大尺寸CsPbBr3晶体的生长及X射线探测性能研究

全无机钙钛矿CsPbBr3晶体因具有高的X射线衰减系数、大的载流子迁移率寿命积和低制备成本等优势，近年来成为了X射线探测领域的明星材料。然而，大尺寸单晶的生长仍面临晶体易开裂、晶体组分和电学性质不均匀等诸多问题。本团队通过区熔提纯原料，有效抑制了杂质缺陷和包裹体缺陷。通过优化生长及降温工艺，使晶体缓慢释放相变应力，解决了晶体开裂的问题。采用下降法生长出尺寸为ϕ 51 × 170 mm3 的无开裂的CsPbBr3 单晶。单晶主体部分均匀性好，可加工出20 × 20 mm2 的CsPbBr3晶片。同时，研究了CsPbBr3晶体在不同剂量γ 射线辐照前后的电学性质和对X射线的探测性能。经过10 Mrad 剂量γ 射线辐照后，晶体并未发生分解，透过率没有明显变化。虽然CsPbBr3晶体的电阻率由辐照前的1.12 × 1010降低到6.8×107 Ω cm；缺陷态密度由2.76 × 109提高到1.40 × 1010 cm-3，但是我们发现，Bi/ CsPbBr3/Au非对称电极器件在3000 V cm-1的电场下对能量为120 keV 的X射线探测灵敏度由辐照前的31205提高到49274 µC Gyair-1 cm-2；暗电流漂移仅由2.5 ×10-15升高到1.1 ×10-14 A cm-1 s-1 V-1。上述结果表明，非对称电极器件可有效解决CsPbBr3晶体由于辐照产生的缺陷和器件性能恶化问题。此外，本团队创新晶体生长技术，首次采用气氛导模法生长出高质量的CsPbBr3晶体，极大提高了晶体生长速率。HBr、Ar气氛下生长的CsPbBr3晶体降低了空位缺陷，在5000 V cm-1的电场下对120 keV光子能量硬X射线实现了46180 μC Gyair-1 cm-2的高灵敏度和10.81 nGyair s-1的低检测限。

Speaker: 雪 孙 (山东大学)

2025-4-西安会议PPT-孙雪.pptx

76 VLAST国产硅微条芯片研究进展

在天体物理研究领域，对高能量的空间伽马射线进行探测成像是一种重要的研究方法，为了加强我们通过伽马射线和宇宙射线源寻找暗物质粒子的能力，中国计划研制超大面积空间望远（Very Large Area gamma-ray Space Telescope, VLAST）。该望远镜在GeV-TeV能段接受度高达10 m2·sr, 并具有强的MeV-GeV波段探测能力。硅微条探测器是当前空间探测器中作为径迹探测系统的主要选择，其通常具有超大面积、超多通道的特点，因此对读出芯片提出了噪声、功耗、多通道一致性、增益和线性度的严格要求，同时需要具备很强的抗辐射能力。SiReadout芯片是针对VLAST中硅径迹探测系统的读出要求，开展的一款极低功耗、低噪声、大输入电容特点的探测器前端读出ASIC芯片。该芯片可以对输入的探测器信号进行收集、极性选择、成形、保持以及阈值比较等处理，最终输出硅微条探测器信号的能量以及触发信息。

Speaker: 维佳 韩 (Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences)

近物所硅微条芯片研制进展.pptx

77 钆镓铝基石榴石结构闪烁透明陶瓷的合成与研究

钆镓铝基陶瓷Gd3(Al2Ga3)O12（GAGG）晶相属于立方晶系的石榴石结构，适于制备透明陶瓷而展现出良好的光学特性。GAGG具有很高的化学稳定性，且Gd3+的最外层4f电子层为半满结构，适合作基质材料被多种稀土离子取代，从而在GAGG透明陶瓷中实现荧光或闪烁特性。本报告基于对GAGG体系进行多种稀土离子掺杂设计并对制备工艺优化从而实现透明陶瓷的可控制备，进而对其闪烁、荧光、光学温度传感等特性进行了部分探索研究。

Speaker: Mr 广志 董 (西安电子科技大学)

78 LGAD传感器击穿电压特性研究（姚佳豪-#234）

低增益雪崩二极管传感器（LGAD）具有超高的时间分辨率和抗辐照特性，。位于欧洲的大型强子对撞机（LHC）将升级为高亮度LHC（HL-LHC）。亮度的提高会产生严重的事例堆积效应，并伴随着更强的辐射环境。基于LGAD技术的高颗粒度时间探测器（HGTD）将用于ATLAS中时间探测器的建造，以解决事例堆积问题。但是，LGAD传感器的击穿电压对于增益层离子的分布特别敏感。本文系统的研究了不同增益层工艺条件下LGAD的击穿电压特性，利用TCAD仿真工具对LGAD传感器及其制备工艺进行了仿真，分析了增益层硼离子注入能量和剂量对于LGAD的击穿电压性能的影响。

Speaker: Mr 佳豪 姚 (中国科学院微电子研究所)

半导体辐射探测器技术

Conveners: Prof. 德俊 韩, Prof. 玉兰 李

79 空间天文学中核探测器技术的现状与挑战

Speaker: 玉朋 徐 (中国科学院高能物理研究所)

80 8英寸CMOS工艺兼容的新型薄型三维沟槽探测器芯片研制

三维电极硅探测器在1997年由夏威夷大学的Parker教授等提出，之后几年在斯坦福大学成功制备。相较于平面探测器，三维电极硅探测器摆脱了晶圆厚度的限制，电极间距可以做到远小于晶圆厚度，很小的偏置电压即可达到全耗尽，功耗与冷却系统要求降低；光子或高能粒子入射产生的信号载流子漂移方向垂直于电极，小的电极间距使得大部分载流子还未被各种强子或高能轻子辐照产生的深能级缺陷复合或俘获便被读出电极收集。2012年，欧洲核子研究中心对LHC进行第一次关机升级时，ATLAS插入一个新的像素层——可插入B层(IBL)，三维硅探测器被首次应用。在未来的ATLAS II阶段HL-LHC升级全新的内部跟踪器(ITk)模块中，三维硅探测器技术被选择作为基线构建最内层的辐照探测器，需要更小的像素单元处理粒子多样性的增加以及更薄的衬底来降低大型集群的数据产生速率。
基于上述背景，中国科学院微电子研究所成功开发三维电极关键工艺之深反应离子刻蚀--Bosch工艺(深宽比最高达105:1)以及多晶硅多源原位掺杂与快速退火激活，沟槽质量好，扇贝形貌规整。目前已经制作完成第一批外延层衬底的三维探测器样品，这是国际上首次基于8英寸CMOS工艺成功研制三维探测器芯片，也是目前所知国内唯一成功制作的三维探测器样品。全晶圆制作流程工艺包括：高质量二氧化硅层生长、光刻刻蚀、深硅刻蚀、多源原位掺杂(多晶硅沉积)、磁控溅射金属层及图形化等。工艺制作完成后，在室温下测量了器件在反向偏置模式下的电流-电压(I-V)和电容-电压(C-V)特性，测试设备为Keysight B1505A和Keysight B2902A。测试结果表明，器件在10 V反向偏压下就已经全耗尽，在20 V反向偏压下，暗电流最低为9.58×10-12 A，电容最低为4.2×10-14 F，全晶圆一致性好。之后与英国卢瑟福实验室、谢菲尔德大学等单位合作进行了激光测试，在偏压40 V到50 V时，由于阴极电极附近电场足够高，从而激活了电子碰撞电离，产生了3-5的增益(与偏压10 V至30 V的收集电荷相比)，器件具有百皮秒量级的时间分辨率与纳秒量级的上升时间。

Speaker: 曼文 刘 (Institute of Microelectronics, Chinese Academy of Sciences (IMECAS))

81 一种基于SiC PiN阵列的低死区粒子像素探测器

针对半导体粒子像素探测器，为减弱信号串扰效应、抑制漏电流，通常在相邻像素之间设置较大间隔，并为每个像素设计冗余的JTE结构。这种设计将导致死区面积占比过高，从而影响像素探测器的综合探测性能。为平衡信号串扰与死区占比问题，本文结合MC和TCAD模拟方法，明确影响信号串扰效应的主要因素在于局域电场的集聚。在此基础上，根据粒子在探测器中的传输规律设置合理的间隔宽度，并采用多区域离子注入工艺为每个像素设计高效的JTE结构，从而对局域电场参数进行调控。借助于微太中心的微纳加工平台，初步完成厘米级4×4 SiC PiN结构的粒子像素探测器流片及测试工作。该探测器可有效抑制信号串扰效应，并将死区占比由原来的40%降低到15%以下，每个像素的漏电流均小于300pA@500V。

Speaker: 莹 张 (中国工程物理研究院电子工程研究所)

82 4H-SiC肖特基型α粒子探测器及h-BN半导体探测器的新尝试

本文制作了大面积、高性能、抗辐照的4H-SiC肖特基型探测器。其灵敏面积达到1 cm2，测量α粒子的最佳能量分辨率达到0.79%。探测器在无偏置电压的条件下即可对α粒子产生响应，此时的电荷收集效率(CCE)为45%。在偏置电压达到-50 V及以上时，CCE达到100%。该探测器具备抗中子辐照能力，在通量为1.33×1015 n/cm2的1 MeV等效中子辐照后CCE仅下降9.2%。
此外，本文还对基于h-BN的半导体探测器进行了尝试。使用金属助溶剂法生长了大尺寸、高质量的h-BN单晶材料，并制作了水平MSM结构的探测器。首先，该探测器能够实现优异的真空紫外(VUV)探测能力，最佳响应度达到3.35 mA/W。其次，该器件也具备高温工作能力，在室温至500 ℃的测试范围内，VUV探测的响应度略有提升。此外该器件还具有柔性的特点，在弯曲状态下的探测能力仍无退化。

Speaker: 泽 龙 (吉林大学)

83 基于FPGA三态门与裸芯片三维堆叠封装的主动淬灭SPAD阵列研究

本研究提出一种基于三维堆叠封装的完全可重构主动淬灭单光子雪崩二极管（SPAD）阵列。该器件采用现场可编程逻辑门阵列（FPGA）裸芯片与4×4 SPAD阵列裸芯片的异构集成方案，通过FPGA三态门和查找表（LUT）实现动态淬灭功能。该架构将淬灭机制与SPAD阵列完全解耦分离，支持单光子雪崩二极管的独立优化设计（包含非硅基材料），相较于传统ASIC方案具有开发周期短、成本低、灵活性高等优势，适用于研发阶段及小批量应用。
SPAD阵列采用N-on-P结构设计，每个像素有源区面积为60 μm×60 μm。在过偏压3.2 V、淬灭保持时间375 ns条件下，暗计数率分布在6-11 kcps/pixel之间，后脉冲概率低于10%；测得最近邻与次近邻光串扰率分别为80%和30%。该阵列在5MHz 的频率下呈线性响应，光子探测概率（PDP）在700 nm波长处达到峰值为23.1%，905 nm波长处仍保持11.3%。基于FPGA的时间数字转换器（TDC）分辨率为25.8-26.3 ps，结合720 nm脉冲光源（脉宽100 ps）测得单光子时间分辨率为1.4~2 ns（FWHM）。该设计将光子探测、主动淬灭、可重构读出与数据处理功能集成于一体，在荧光分析、瞬态成像等领域有潜在的应用价值。

Speaker: 亮亮 刘 (beijing normal university)

第五届辐射探测器学术研讨会-基于FPGA三态门与裸芯片三维堆叠封装的主动淬灭SPAD阵列研究与进展.pptx

84 用于CZT探测器的128通道、低噪声、直流耦合前端读出芯片

碲锌镉（CdZnTe，CZT）探测器相较于其他半导体探测器，具有电阻率较高、原子序数较高、可室温工作、能量分辨率高以及性质稳定等优势，具有十分广阔的应用市场前景。我们团队基于CZT探测器开发了一款直流耦合的低噪声、大动态范围128通道前端读出芯片，并已流片测试。结果表明，在电学测试下通道非线性度小于2%，高增益通道ENC最好可达82e-。使用迪泰克DT-PA02 CZT探测器进行联合测试，使用241Am放射源测试高增益通道在59.5keV处的能量分辨率最好可达6%，使用22Na放射源测试低增益通道在511keV处能量分辨率最好可达6%。

Speaker: 佳垚 赵 (西北工业大学)

赵佳垚-会议汇报.pdf

85 APD在下一代高亮度正负电子对撞机谱仪量能器中的应用

Speaker: Hanlin Yu (University of Science and Technology of China)

APD在下一代高亮度正负电子对撞机谱仪量能器中的应用.pptx

86 大型强子对撞机上ATLAS实验高颗粒度时间探测器

Speaker: 志均 梁 (中国科学院高能物理研究所)

HGTD-Apr18-v9.pdf

18:30 会议晚宴

Saturday 19 April

半导体辐射探测器读出电子学

Conveners: 微 魏 (中国科学院高能物理研究所), 承心 赵 (中科院近代物理研究所)

87 基于微通道板的皮秒亚微米分辨粒子探测器（PICMIC）研究进展

Speaker: 亮 张 (山东大学)

88 CPRE—基于前放成形峰保的能量测量型系列芯片研究进展

介绍CPRE能量测量型系列芯片研究进展，读出种类由SiPIN/CZT扩展到SiPM，规模扩展到64/128通道及小规模面阵。噪声性能进一步优化，并增强了抗单粒子辐射能力。

Speaker: 科 王 (中国科学院高能物理研究所)

CPRE—基于前放成形峰保的能量测量型系列芯片研究进展 wk.pdf

89 面向ITER诊断系统的单片型X射线像素探测器设计

可控核聚变被称为人类的终极能源。目前，以国际热核聚变实验堆（ITER）、东方超环（EAST）等为代表的磁约束托卡马克是最为成熟的聚变装置。ITER预期于2035年左右启动运行，并成为第一个在等离子体中产生净能量增益的磁约束聚变实验堆。为了实现对等离子体状态的有效监测，ITER的等离子体诊断系统需要对真空腔室外环境的中子、γ、X射线等多种粒子进行高效率探测，以保证装置的安全运行。

X射线晶体衍射仪系统（X-Ray Crystal Spectroscopy, XRCS）是ITER诊断系统的重要组成部分，负责监控等离子体杂质水平和第一壁材料的受损情况。探测器需要对Xe、W谱线实现单光子灵敏的大面积探测，其光子能量约3keV。混合型光子计数探测器已有很多成熟的商业产品，但其优化能量区间多在6~20keV，噪声水平偏高；且探测器前面板通常与后端电子学紧密集成，不适合在ITER高中子通量的环境下运行。

法国马赛粒子物理研究中心和中国科学院高能物理研究所合作，针对ITER XRCS系统的需求，计划研发一款在3keV能量下单光子分辨的光子计数型探测器。该探测器基于某CIS 65nm工艺研发，希望利用Stitching技术实现大面积低死区的探测器面板。本报告将介绍项目的整体计划和两种基于该工艺的像素电路设计。探测器逻辑像素尺寸为150μm×150μm，物理像素尺寸为25μm×25μm，两种像素分别采用模拟和数字求和方式解决逻辑像素和物理像素的尺寸矛盾。基于电荷灵敏前端结构，实现了30 e-的ENC和良好能量线性；基于ALPIDE-like的前端结构，实现了7e-的ENC。

Speaker: 木槿 李 (中国科学院高能物理研究所)

90 LGAD与ALTIROC芯片和LATIC芯片倒装键合后的性能表现

低增益雪崩探测器（LGAD）由于兼具优秀的时间分辨和一定的空间分辨能力，被用于ATLAS phase-II升级中的高粒度时间探测器(HGTD)项目。为了发挥其高粒度的优势，需要通过倒装焊工艺将探测器与相同通道尺寸的前端读出芯片进行键合，通过前端读出芯片完成对探测器信号的收集、放大、甄别和时间测量。ALTIROC是由OMEGA等多家单位合作为ATLAS升级中LGAD读出设计的前端读出芯片，本报告将介绍LGAD与ALTIROC键合后的性能表现。此外，中国科大的LGAD团队也为LGAD读出研制了一款名为LATIC的原型芯片，将会介绍USTC IME sensor与LATIC的键合过程和测试结果。

Speaker: 荘 李 (中国科学技术大学)

LGAD与ALTIROC芯片和LATIC芯片倒装键合后的性能表现.pdf

91 10 Gbps串行器核心电路设计

高速串行传输通常搭配光纤驱动来进行大规模数据传输，在当前及下一代高能物理实验中不可或缺，而单芯片数据传输带宽会在一定程度上影响电子学系统规模。我们基于55nm工艺，针对前端抗辐照的读出电子学系统，开发了一款10 Gbps串行传输核心电路，主体包括低噪声时钟产生电路——锁相环（PLL），32路输入的并-串转换电路（MUX），和一个多级电流模逻辑（CML）驱动器。
锁相环采用电感-电容谐振核心，结合经典三阶环路架构，实现了4.74 ~ 6 GHz的时钟输出频率，实测随机抖动小于0.5 ps，1 MHz频偏相噪约-104 dBc/Hz。MUX采用全CMOS逻辑二叉树结构实现，在关键节点加入占空比校准电路确保高速时钟1:1的占空比，避免输出信号大小眼的问题。当前版本输出采用标准CML输出级，由5级前置放大器逐级驱动，但其电流较高（~38 mA），优化版可采用预加重技术及源极串联终端（SST）驱动级，后者正在研究设计中。由于当前的CML输出级驱动力有限，我们削减了模拟IO的部分金属层和静电保护（ESD）二极管，将其寄生电容减少至400 fF。实测串行器在5.12，10.24及11.09 Gbps下均工作正常，眼图清晰可见，总抖动分别约为16.1，24.6和30ps。10.24 Gbps时总功耗约96.2 mW。并且，供电电源于1.15~1.4V范围内变化时，该串行核心仍能正常工作。详情会在报告中介绍。

Speaker: 筱婷 李 (Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences)

半导体辐射探测2025_lixt.pdf

92 应用于STCF电磁量能器前端电子学系统的 14 bit 80 MS/s Pipelined SAR ADC研究进展

针对STCF电磁量能器前端电子学系统，设计了一款14 bit 80MS/s流水式逐次逼近ADC。该ADC采用三级5+5+6流水级架构，级间冗余为1 bit。为了降低整个ADC的功耗，本文提出了一种新型的CDAC开关电容时序算法，被命名为Enhanced Vcm-based开关时序算法，相比于传统Vcm-based开关时序算法，其功耗和电容数量都减少了一半。另外，本文提出了一种基于动态放大架构的低功耗余量放大器。该设计采用两级结构实现，第一级采用共源共栅浮动反相放大器（Cascode Floating Inverter Amplifier, CFIA）结构，通过共源共栅技术显著提升FIA的开环增益。第二级采用浮动反相放大器（Floating Inverter Amplify , FIA）结构，充分发挥其动态放大特性实现快速建立。该运放在大输出负载电容情况下实现了高精度高速残差放大。为了降低电容失配对精度的影响，本文还使用了基于码密度法的校准算法进行校准。该芯片采用CMOS 0.18μm工艺制造，电源电压为1.8 V。后仿真表示，在无校准的情况下，当输入信号频率为38MHz时，ADC的ENOB为12.54bit，当输入信号为4 MHz的情况下，ADC的ENOB为12.75bit。该芯片功耗为19.49mW，FOM为35.37fJ/conversion-step。

Speaker: 菲菲 薛 (西北工业大学)

应用于STCF电磁量能器前端电子学系统的14 bit 80 MSs Pipelined SAR ADC研究进展.pptx

Poster: 半导体辐射探测器研讨会报告

10:10 茶歇

半导体辐射探测器读出电子学

Conveners: 微 魏, 承心 赵 (中科院近代物理研究所)

93 硅像素探测器在重离子碰撞实验中的应用和研究进展

Speaker: 亚平 王 (Central China Normal University)

94 用于STCF内径迹探测器的MAPS芯片研究进展

超级陶粲装置（STCF）是预研中的下一代正负电子对撞机，其预期质心能量在2-7GeV，峰值亮度大于$0.5×{10}^{35}{cm}^{-2}\cdot{s}^{-1}$。单片有源像素传感器（MAPS）因其高位置分辨、低物质量等优势，被作为STCF内径迹探测器的重要候选方案之一。STCF MAPS要求同时具备位置、时间和电荷测量能力，且对功耗有严苛要求。为此，研究团队分别基于国外成熟工艺和国内工艺进行了原型验证芯片设计。本报告将介绍芯片设计方案、基于180 nm CMOS工艺研制的原型芯片的初步性能测试结果、以及根据测试结果进行的优化改版设计。

Speaker: 家军 秦 (University of Science and Technology of China)

用于STCF内径迹探测器的MAPS芯片研究进展.pdf

95 IMPix硅像素探测器芯片

束流监测系统被称为加速器的“眼睛”，在加速器束流调试与实时监测中发挥着关键作用，其通过监测束流参数来提升束流品质。采用电荷搜集型硅像素探测器芯片读出技术的气体探测器，凭借其高空间分辨率与高通量束流适应能力，在非阻拦式束流监测领域展现出显著优势。面向束流监测的应用，我们对电荷搜集型硅像素探测器芯片开展了逐步的技术探索，研制了IMPix硅像素探测器芯片。利用重离子电离空气产生电子，再利用电场驱动电子飘移到芯片上被吸收，最后由芯片读出的信息重建出径迹二维谱，由此计算径迹分辨率。通过实验验证了基于国内工艺研发的电荷搜集型硅像素探测器芯片能够测量到重离子的径迹。

Speaker: 晓阳 牛 (Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences)

96 55nm先进工艺制程上的单片高压CMOS像素探测器原型芯片研究进展

当前，大型强子对撞机（LHC）的升级工程与环形正负电子对撞机（CEPC）的研发项目，对径迹探测器的性能提出了更高要求。探测器需满足高位置分辨（约10 μm）、高时间分辨（约5 ns）、低功耗密度（小于200 mW/cm²）等核心指标，同时需兼顾强抗辐照能力与低物质量设计，并适合大面积集成。基于55 nm先进工艺节点的高压CMOS单片探测器技术，为解决上述挑战提供了有效方案。本报告将从实验背景和需求出发，简要介绍已有的无源像素传感器以及前端电路的设计，并结合电气和放射源测试结果展开讨论。最后，阐述新版芯片的设计考虑以及测试准备。

Speaker: 卫国 陆 (中国科学院高能物理研究所)

第五届辐射探测器研讨会_2025_luwg.pptx

97 JadePix-3 CMOS 像素探测器的性能测试

JadePix-3 CMOS像素探测器是为CEPC顶点探测器设计的，旨在实现3 μm级的空间分辨率。虽然该探测器已满足基本设计要求，但其在负偏压条件下的性能尚未得到系统研究。为填补这一空缺，我们对其在0至–6 V负偏压条件下进行了系统测试，测试方法包括电信号脉冲注入、红外激光照射以及放射源激发。实验结果表明，施加负偏压可显著降低传感器的输入电容、扩大耗尽区、提高电荷收集效率、减小团簇尺寸，并改善探测效率，同时有效降低伪触发率。此外，在特定偏压下可获得最佳性能，各扇区之间亦存在差异——其中采用D型触发器的扇区1在高阈值条件下表现优于采用SR型触发器的扇区。像素内效率映射进一步揭示出空间敏感性的不均，尤其是长边中心的像素内区域显示出较高的探测效率。这些研究成果为CMOS探测器设计和测试方法的优化提供了关键见解，并展示了JadePix-3整体性能进一步提升的潜力。

Speaker: Mr 珈豪 胡 (中国科学技术大学)

Characterization-JadePix-3.pdf

98 Fast luminosity detector with radiation hardness IHEP-IME LGAD

The fast luminosity test for accelerator experiment is very important for the physics goal and the safety operation. The shallow carbonated LGAD designed by IHEP shows very good radiation hardness which could service from 2.5e15 neq/cm2 irradiation. Recently, the shallow carbonated IHEP-IME has been applied to the LHC ATLAS. And IHEP-LGAD is going to installed at the Belle II this year. This study will talk about the results and status of the fast luminosity detector for those experiments.

Speaker: 云云 樊 (IHEP，Chinese Academy of Sciences (CN))

20250419LGAD-BMA_lumi.pdf

12:00 自助午餐（1F餐厅）

半导体探测材料与器件

Conveners: 亚东 徐 (西北工业大学), 正 李

99 宽禁带半导体粒子探测器研究

Speakers: 红伟 梁, 红伟 梁 (大连理工大学)

100 光-热两维读出低温晶体量热器中的半导体器件研制

基于声子探测的光-热两维读出低温晶体量热器具有极好的能量分辨、极低的探测阈值以及独特的粒子鉴别能力，成为稀有衰变实验极具竞争力的技术选择。反应堆中子辐照核嬗变掺杂锗半导体温度传感器（NTD-Ge）和高纯锗低温光收集器（LD）是低温晶体量热器的关键核心器件。NTD-Ge直接决定了量热器的灵敏度，LD则直接影响量热器的粒子鉴别能力。本报告主要介绍课题组以10N高纯锗片为基材建立的NTD-Ge全链路研制工艺，并对NTD-Ge_USTC进行了mK深冷低温测试，结果符合理论预期；同时将介绍对LD光学薄膜开展的工艺探索及常温下的系列表征测试。

Speaker: 德勇 段 (University of Science and Technology of China)

2025 半导体辐射探讨会议.pptx

101 ATLAS HGTD 项目中USTC-IME预量产传感器的表征与性能研究

本报告介绍了中国科学技术大学和中科院微电子研究所为ATLAS高粒度时间探测器项目研制的低增益雪崩探测器在预量产阶段的表征与性能研究。通过系统性实验评估了其关键性能参数：基于漏电流-电压测试确定了器件的击穿电压；通过电容-电压测试确定了增益层耗尽电压和全耗尽电压；通过贝塔源测试确定了探测器的时间分辨能力；通过束流测试确定了探测器的计数率。综合上述结果，预量产探测器的关键性能参数均达到设计指标，良率评估结果符合高粒度时间探测器项目的要求。目前该探测器已通过合作组审查，标志着预量产阶段的完成，为未来高亮度大型强子对撞机升级中顶点探测与时间测量性能的提升奠定了重要基础。

Speaker: 天傲 王 (USTC)

ATLAS HGTD 项目中USTC-IME预量产传感器的表征与性能研究.pdf

102 国产高性能X射线CMOS探测器的研制和应用

近年来CMOS探测器/传感器的性能有了巨大的提升，在爱因斯坦探针卫星（EP）需求牵引下，开始了(国产)科学级X射线CMOS探测器的研制，于2020年成功研制6 cm × 6 cm，4k × 4k像素阵列，读出帧频20Hz的大靶面X射线探测器。经过测试，其暗电流为0.02e/pixel/s@-30°，室温下能量分辨率可达180eV@5.9keV（经过增益修正可提高到140eV），读出噪声3e。已有48片该探测器用于EP卫星，在轨表现了优秀的性能。相比较传统的CCD型探测器，CMOS探测器在读出速度、抗辐照性能、制冷需求、高集成度和成本上有着巨大的优势，在光学、紫外、X射线和宇宙线探测等领域有着巨大的应用前景。

Speaker: 志兴 凌 (中国科学院国家天文台)

103 高能量分辨率的CsPbBr3 alpha粒子探测器

CsPbBr3单晶作为一种新型全无机金属卤化物钙钛矿材料，因其合适的带隙（2.3 eV）、较大的平均原子序数以及较好的稳定性，近年来已成为高能射线探测材料的研究热点。然而，目前的CsPbBr3探测器针对α粒子的能量分辨率仍然难以满足实际应用的要求，这成为制约其进一步发展的关键瓶颈。针对这一科学问题，本研究通过理论计算与实验验证相结合的研究方法，系统探索了器件暗电流、电荷收集效率及电子学噪声等因素对CsPbBr3 α粒子探测器能量分辨率的影响机制，最终实现了CsPbBr3探测器性能的显著提升。
首先，基于逆温结晶法生长的CsPbBr3单晶，通过磨抛减薄的工艺有效降低了晶体表面高浓度的CsPb2Br5相。X射线衍射分析表明，减薄后晶体的摇摆曲线半峰宽为0.103°，证实了其优异的结晶质量。同时，减薄后CsPbBr3探测器的陷阱密度低至~7.5×109 cm-3，显著低于生长态晶体（~2.7×1010 cm-3）。
其次，针对p型CsPbBr3单晶的特性，设计了Au/CsPbBr3/Sn肖特基结构的器件。电学测试表明，肖特基电极的引入进一步降低了器件暗电流（在200 V时仅为34.6 nA·cm-2），且在350 K高温下仍保持良好稳定性。由于电极与晶体的反应会导致严重的电荷收集效率下降，最终导致能谱的恶化。通过X射线光电子能谱（XPS）深度剖析发现，Sn电极与CsPbBr3晶体间的反应程度较低（Pb0/Pb2+比值仅为0.14），确保了稳定的界面接触和优异的电荷收集性能。
此外，系统研究了空气散射和吸收对CsPbBr3探测器能量分辨率和电荷收集效率的影响。采用Geant4、Comsol以及Matlab多耦合模拟，对比分析了CsPbBr3探测器的在真空和空气条件下的理论α粒子分辨率，结果表明理论能量分辨率可以从空气的0.8%提升至真空下的0.4%。进一步通过实验证实了理论模拟的正确性，所制备的CsPbBr3探测器对α粒子的分辨率在真空下可达6.9%。为评估器件长期稳定性，对未封装的Au/CsPbBr3/Sn探测器在连续施加电压12小时内（施加电场强度为1000 V cm-1）和室温放置9个月内的稳定性，结果表明全能峰道址和能量分辨率波动较小，证实了器件的优异稳定性。
最后，针对CsPbBr3晶体中空穴迁移率较低的特点，设计了成型时间可调的且与CsPbBr3探测器的参数相匹配的定制化ASIC电路，实现了最大电荷-电压转换增益和最小等效噪声电荷。在没有额外矫正的情况下，CsPbBr3探测器实现了对alpha粒子1.1%的能量分辨率。考虑到α粒子在CsPbBr3中的入射深度只有26 μm，通过将晶体厚度优化至0.7 mm，进一步将能量分辨率提升至0.9%，这是目前钙钛矿基α粒子探测器的最高能量分辨率。
综上所述，本研究实现了CsPbBr3单晶探测器在α粒子探测能量分辨率方面的突破性进展，充分展现了其作为新一代高性能α粒子探测器的巨大潜力。这些研究成果为后续开发高性能钙钛矿辐射探测器提供了重要的理论和实验依据。

Speaker: 鑫 张 (西北工业大学)

张鑫-第五届半导体辐射探测会议.pptx

104 双面正交微条CdZnTe探测器能谱仿真

碲锌镉（CdZnTe）因其优异的能量分辨率和室温工作能力，在X射线和伽马射线探测领域表现出广泛的应用前景。本文介绍了一种CdZnTe（CZT）探测器的设计，该探测器采用双面正交微条电极结构，实现了核辐射探测的高能量分辨率和高空间分辨率。通过仿真模拟，在单个电极条尺寸为150µm（宽度+间隙）区间内，验证了不同电极尺寸对探测器性能的影响，同时探究了探测器的能谱响应，在6keV下FWHM为161.4eV，在60keV下FWHM为512.6eV。

Speaker: 新毅 邹 (南昌大学)

105 基于有机无机杂化钙钛矿单晶的长寿命伽马射线能谱探测器

有机无机杂化钙钛矿单晶，尤其是MAPbBr3钙钛矿单晶凭借极快地生长速率，平衡的电子-空穴载流子迁移率寿命积等优势，成为伽马射线能谱探测器的潜在材料。截止目前，基于MAPbBr3钙钛矿单晶的伽马射线能谱探测器针对662keV的光子，已经表现出3.6%的能量分辨率，已经接近或达到实际应用的要求。
然而，在高偏压下，正高压连接的阴极电极极易与有机无机杂化钙钛矿单晶发生不可逆的化学反应，使得金电极在数小时内被破坏，严重制约了基于MAPbBr3钙钛矿单晶的寿命。这一问题也同样出现在基于CsPbBr3，FAPbBr3的伽马射线能谱探测器上。这一问题，成为钙钛矿单晶走向应用的关隘。
我们认为，高偏压下，阴极电极与钙钛矿单晶由于势垒存在高电场，该高电场驱动卤素离子向着阴极电极迁移聚集，是破坏阴极电极的重要帮凶。基于此，通过半导体器件的办法，彻底消除阴极电极与钙钛矿单晶在高偏压下的电场，将会极大延缓卤素离子向着阴极电子迁移，从而获得长寿命的伽马射线能谱探测器。
本摘要中，我们提出Au-PINP-Au的器件结构，即在钙钛矿单晶PIN结与阴极电极之间，外延生长晶格匹配的正偏PN结，1，利用PN结正偏下极低阻抗的特点，确保工作状态下PN结区无电场，阻碍卤素离子的迁移；2，利用重掺杂P型层取代N型层与黄金电极接触，将肖特基接触替换为欧姆接触，进一步抑制接触阻抗，消除界面电场。确保黄金电极与钙钛矿界面零电场，从而获得长寿命的基于钙钛矿单晶的伽马射线能谱探测器。

Speaker: Dr 昕 王 (东南大学)

106 硅基Pure B EUV探测器设计、仿真、制作与初步测试

极紫外（EUV）辐射探测器在集成电路科学仪器装置、航天航空等领域有重要应用前景，目前硅基EUV探测器的研究国内尚无报导。2013年荷兰代尔夫特理工大学联合比利时国家微电子中心开发并制造了一种pure-B EUV光电探测器，具有接近理论值的响应度和超高的稳定性，然而Pure-B EUV探测器内部光生载流子产生和收集机制尚未有文献深入报导与研究。本文基于关键工艺实验测试结果，通过仿真得到了pure-B光电二极管的电学性能，包括电势/电场分布、耗尽区宽度与施加偏压的关系、暗电流、电容等，并利用减压化学气相沉积（RPCVD）技术在8英寸CMOS兼容的工艺线开发制备了pure-B光电探测器，测试结果表明在-1V下器件具有低至0.01 nA/mm2的低暗电流密度，证明在Si表面形成一种高质量且近乎无缺陷的超浅结，光学测试正在进行中。

Speaker: 乐 张 (中国科学院大学微电子研究所)

15:26 茶歇

半导体探测材料与器件

Conveners: 亚东 徐 (西北工业大学), 正 李

107 碲锌镉核辐射探测材料与器件研究进展

自从1895年伦琴发现X射线以来，辐射探测技术快速发展，被广泛应用于医疗影像、安检安防、工业无损检测、核安全监测、资源勘探、基础科学和空间科学等诸多领域。从探测材料和工作原理划分，辐射探测器主要可分为气体探测器、闪烁体探测器和半导体探测器。本报告从各类射线与半导体材料的相互作用以及半导体探测器工作原理和信号处理过程入手，着重探讨碲锌镉（CdZnTe）半导体辐射探测器在不同应用场景下的研究进展，包括晶体材料性能的优化、探测器器件设计以及系统集成等。同时，报告还将探讨CdZnTe探测器在相关领域的应用潜力和最新发展。

Speaker: Prof. 钢强 查 (西北工业大学)

108 双面正交条高纯锗探测器电极设计的模拟研究

双面正交条高纯锗探测器因其优异的能量与位置分辨特性，广泛应用于核结构测量、核医学和天文学等领域。本文基于已验证的单面多条电极探测器仿真平台，建立了双面正交电极结构的模拟平台，研究电极几何参数对探测器性能，包括位置分辨率和电荷共享的影响机制。本研究为优化双面正交探测器的电极设计提供了理论依据，对开发高性能辐射成像探测器具有指导意义。

Speaker: 秋丽 张 (清华大学)

109 HERD SCD全尺寸探测器模块的研制

高能宇宙辐射探测设施(HERD)项目是计划安装在中国空间站上的空间天文和粒子天体物理实验。硅电荷探测器(SCD) 是HERD的子探测器之一，用于测量Z=1至28宇宙线粒子的电荷量。本研究将介绍SCD全尺寸探测器模块的首次研制与测试结果。

Speaker: 昊雨 龙 (高能所)

HERD SCD 全尺寸探测器模块的研制.pptx

110 4H-SiC辐射探测器研发

4H-SiC辐射探测器研发
（投稿方向1：半导体辐射探测器技术）
韩运成1,2，任雷1,2，孟祥东1,2，Hanine Chayma HATTAB1,2，李永华3，王洋3
（ 1. 中国科学院合肥物质科学研究院；2. 中国科学技术大学；3. 中国科学院近代物理研究所；Email: yuncheng.han@inest.cas.cn )
核探测技术作为现代科技的重要组成部分，已广泛应用于基础研究、能源动力及医疗健康等众多领域。半导体探测器凭借其γ干扰抑制能力强、能量分辨率高以及体积紧凑等显著优势，成为当前核探测技术中的重要组成部分。传统的硅基探测器在高温或强辐照等极端环境条件下的性能表现受到严重制约，随着对高性能探测器需求的增加，迫切需要开发新的、更为先进的半导体探测技术。宽禁带半导体材料4H-SiC由于其具备大位移阈能、高热导率、高击穿场强以及制造工艺成熟等优点，受到了核探测器领域的重点关注。本研究面向α粒子及中子等辐射探测需求，通过借鉴功率器件、光伏电池等领域的研发经验，优化探测器设计，并结合先进的制备工艺，开发出了符合不同领域需求的高性能4H-SiC探测器。主要工作包括：1）探索并确立了能大幅度改善SiO2/4H-SiC界面质量的NO退火后处理工艺，显著提升了探测器的能量分辨（优于0.50%@5486 keV）和耐中子辐照性能；2）设计并制备了面向12 MeV高能α粒子的探测器阵列，80℃条件下获得的能量分辨率整体优于1.50%@5486 keV；3）设计并制备了面向14 MeV高能中子的探测器，获得了良好的能量分辨和线性响应，高温测试表明器件在300℃条件下仍能正常工作。本工作通过对探测器研发过程涉及的包括理论计算、器件设计、制备工艺、性能测试在内的全链条系统分析，获得了4H-SiC探测器在高温和辐射环境下的性能优化与提升优化策略，为4H-SiC辐射探测器在极端环境中的实践应用奠定了技术基础。
本工作得到国家重点研发计划项目（2024YFE0110300）、国家自然科学基金通用技术基础研究联合基金（U2436201）、中国科学院合肥研究院院长基金（YZJJ202311-TS）等资助。
关键词：4H-SiC；探测器；后处理工艺；高温
作者简介：韩运成，男，河南南阳人，研究员，主要从事宽禁带半导体器件研究。
参考文献:
[1] Xiang-Dong Meng, Yun-Cheng Han, Lei Ren et. al., A novel 4H-SiC thermal neutron detector based on a metal-oxide-semiconductor structure, NIMA 1068 (2024) 169683;
[2] Lei Ren, Ronghua Li, Yuncheng Han et. al., High performance 4H–SiC detectors for superheavy elements study, NIMA 1072 (2025) 170181;
[3] Lei Ren, Yuncheng Han, Xiangdong Meng et. al., Effect of NO annealing on radiation detection performance of Ni/SiO2/ 4H-SiC MOS capacitors, NIMA 1070 (2025) 170073.

Speaker: 运成 韩 (中国科学院合肥物质科学研究院)

111 新型硅漂移探测器SDD的重要进展和实现

硅漂移探测器在电子显微镜SEM、X射线荧光光谱（XRF）、同步辐射光源和粒子探测等领域有着重大的应用。我们采用创新的原理、结构和工艺，系统地构建了新型硅漂移探测器。本报告研究发现，硅漂移探测器阳极（anode）的掺杂浓度、掺杂深度对漂移电子的收集有着重要的影响。我们把硅漂移探测器的阳极的掺杂浓度从1E18/cm-3提升至1E20/cm-3，把掺杂深度从50nm提升至1000nm，可以看到在阳极收集的电子浓度，提升了5倍以上，这对于提升计数率和探测效率有着重要的意义。

Speaker: 锐 贾 (中国科学院微电子研究所)

112 大面积ac-lgad信号传输研究

摘 要
在CEPC探测系统设计中，对撞产生的末态粒子能量主要分布在 0-5 GeV 的低能区，探测器系统对末态粒子鉴别能力对味物理至关重要。为了提高味物理的研究潜力，需要高精度的飞行时间探测器（TOF）加强低能区的粒子甄别能力，基于低增益雪崩二极管（LGAD）技术的时间探测器是最新且具竞争力的方案 。
低增益雪崩二极管（LGAD）是一种高精度的硅基时间探测器，具有10-50的典型增益。交流耦合低增益雪崩二极管（AC-LGAD）是基于LGAD发展出来的新型探测器，其不但具有LGAD的时间分辨能力（∼30ps），还具有很高的空间分辨能力（∼10µm），是一种有很大潜能的4D探测器。本次报告内容是通过激光实验探究大面积strip型AC-LGAD的信号传输，分别探究在沿strip方向上信号传输的变化与间隔多个strip时对信号传输影响。

Speaker: 后千 丁 (中国科学院高能物理研究所)

113 高饱和甲基临界热反应制备7×7 mm2探测器级单晶金刚石

金刚石作为超宽禁带半导体材料，是下一代强辐射场探测器的理想材料，由于缺少尺寸接近厘米级的探测器级CVD金刚石材料，在对核反应过程测量、医学辐射成像、石油勘探等场景中的应用受到了限制。当前，金刚石材料缺陷导致的载流子输运特性恶化[1]、以及大尺寸生长中的开裂问题已经成为限制探测器级金刚石材料开发中的最重要问题。迄今为止，全球电荷收集效率（CCE）大于95%的商业探测器级金刚石面积仅为4.5×4.5 mm2，迫切需要在制备超高纯度、极低缺陷、大尺寸的探测器级CVD金刚石方面取得突破[2,3]。
针对上述问题，我们提出高饱和甲基临界热反应方法，通过压缩等离子体球的尺寸和优化了微波功率密度的方法，采用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）设备在高温高压单晶金刚石衬底上生长了面积为7mm×7mm的探测器级CVD单晶金刚石片，厚度可达600μm。其X射线（004）摇摆曲线的半峰全宽仅为11弧秒，在室温下的光致发光谱中未发现任何杂质峰。紧接着采用表面终端调制技术制备的金刚石辐射探测器对5.48 MeV α粒子的CCE和能量分辨率分别为99.2%和1.58%，同时器件在100 V偏压下对百keV能量的X射线响应线性度（Δ）仅为1.007±0.005。该材料已达商用探测器级金刚石材料面积的2.4倍，为制备尺寸接近厘米级的探测器级CVD金刚石奠定了技术基础，有望进一步推动金刚石辐射探测器的应用范围。

图1. 7×7 mm2金刚石板制成的辐射探测器的性能（a）饱和CCEs的测量脉冲高度谱，（b）能量分辨率，（c）100 V偏压下的X射线线性系数。探测器的照片如插图所示。
参考文献
[1] C. Dang, J. Chou, B. Dai, C. Chou, Y. Yang, R. Fan, W. Lin, F. Meng, A. Hu, J. Zhu, J. Han, A. Minor, J. Li, A. Lu. Achieving large uniform tensile elasticity in microfabricated diamond. Science. 2021, 37(6524):76-78.
[2] K. Su, Q. He, J. Zhang, Z. L. Ren, Liu, J. Zhang, X. Ouyang, Y. Hao. Device performance of chemical vapor deposition monocrystal diamond radiation detectors correlated with the bulk diamond properties. Journal of Physics D: Applied Physics. 2021, 54(14):145105.
[3] L. Mu, K. Su, T. Hu, J. Liu. High charge collection efficiency detector based on plasma purified high-quality diamond. Diamond and Related Materials. 2023, 131:109618.

Speaker: 森川 丁 (西安电子科技大学)

114 第六届半导体探测器研讨会举办方介绍

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Sunday 20 April

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