1 微光夜视技术重点实验室，陕西 西安 710065
2 长春理工大学物理学院，吉林 长春 130022
为获得高增益的电子轰击型CMOS（EBCMOS）成像器件，根据载流子输运理论，采用蒙特卡罗方法，研究了EBCMOS基底在不同掺杂方式和结构参数下的电荷收集效率。结果表明：当基底均匀掺杂时，减小掺杂浓度、降低基底厚度及缩小近贴距离可以有效提高电荷收集效率；当基底梯度掺杂时，减小重掺杂浓度区域的范围，可以有效提高电荷收集效率。仿真优化后器件的电荷收集效率最高可达到86.28%，为国产EBCMOS器件的研制提供了理论支撑。
光学器件 夜视技术 电子轰击型CMOS 电荷收集效率 梯度掺杂
为获得高增益的电子轰击型有源传感器（EBAPS），对EBAPS成像器件中电子倍增层的电荷收集效率的影响因素进行了研究。基于载流子输运理论，采用蒙特卡罗方法研究了钝化层种类、厚度、入射电子能量、P型基底厚度和掺杂浓度对二次电子分布及收集的影响。结果表明：为提高入射电子的入射深度进而提高电荷收集效率，宜采用密度小的SiO2作为钝化层；为了减少钝化层对倍增电子的复合进而提高电荷收集效率，宜降低钝化层厚度和提高入射电子能量；为了降低倍增电子扩散过程中载流子的复合进而提高电荷收集效率，宜降低P型基底的厚度和掺杂浓度。
材料 传感器 电子轰击有源像素传感器 均匀掺杂 电子倍增层 钝化层 电荷收集效率 中国激光
2023, 50(18): 1803001
设计了电子倍增层的多种表层结构, 并模拟分析了表层掺杂分布对电子轰击型CMOS(EBCMOS)成像器件的电荷收集效率的影响。结合离子注入工艺优化设计电子倍增层表层结构, 并利用离子注入模拟软件TRIM模拟分析了不同掩蔽层种类、厚度、离子注入剂量、注入角度和注入能量次数对掺杂分布的影响。再依据载流子传输理论并结合蒙特卡洛模拟方法, 模拟分析了相应结构下EBCMOS中电子倍增层的电荷收集效率。模拟研究结果表明: 通过选择SiO2作为掩蔽层、减小掩蔽层厚度、增加注入能量次数等方法可以提高电荷收集效率。在注入剂量选择方面, 对电子倍增层表层进行重掺杂, 使掺杂浓度下降幅度足够大、下降速度足够缓慢, 也可以有效提高电荷收集效率。仿真优化后表层结构所对应器件的电荷收集效率最高可以达到93.61%。
梯度掺杂 电场分布 电荷收集效率 EBCMOS EBCMOS gradient doping electric field distribution charge collection efficiency
1 微光夜视技术重点实验室，陕西 西安710065
2 长春理工大学理学院，吉林 长春 130022
对P型基底均匀掺杂的情况下电子轰击有源像素传感器(EBAPS)的电荷收集效率进行了理论模拟研究，依据低能电子与固体的相互作用模型结合Monte-Carlo计算方法模拟了光电子入射到死层和倍增层中的运动轨迹，并分析了经过死层后的能量损失率所受影响因素；依据半导体理论研究了P型基底掺杂浓度、膜厚、入射电子能量对电荷收集效率的影响因素。最终获得的电荷收集效率理论模拟结果与已报道的(4 keV，均匀掺杂的EPAPS)实测的结果较为相符，表明此文的模拟结果可以为高增益的EBAPS的制作提供理论指导。
电子轰击有源像素传感器 能量损失率 电荷收集效率 死层 EBAPS energy loss rate charge collection efficiency dead layer 红外与激光工程
2016, 45(2): 0203002
1 中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 中子物理重点实验室, 四川 绵阳 621900
针对极端环境下耐辐照半导体核探测器的研制需求，采用耐高温、耐辐照的4H碳化硅(4H-SiC)宽禁带材料制成肖特基二极管，研究了该探测器对241Am源α粒子的电荷收集效率。从电容-电压曲线得出该二极管外延层净掺杂数密度为1.99×1015/cm3。从正向电流-电压曲线获得该二极管肖特基势垒高度为1.66 eV，理想因子为1.07，表明该探测器具备良好的热电子发射特性。在反向偏压高达700 V时，该二极管未击穿，其漏电流仅为21 nA，具有较高的击穿电压。在反向偏压为0~350 V范围内研究了该探测器对3.5 MeV α粒子电荷收集效率，在0 V时为48.7%，在150 V时为99.4%，表明该探测器具有良好的电荷收集特性。
电荷收集效率 半导体探测器 宽禁带半导体 4H碳化硅 charge collection efficiency diode detector wide band gap semiconductor 4H-SiC
实验测量了自行研制的三明治电极结构化学气相沉积(CVD)金刚石薄膜探测器在室温下对241Am,243Am 与244Cm α粒子的能谱响应,得到了其α粒子响应电荷收集效率随偏压的变化关系;获得了不同偏压下其相对平均电荷收集效率及响应谱下降沿10%处的相对电荷收集效率。结果表明:所研制的CVD金刚石薄膜探测器性能稳定,对α粒子响应的电荷收集效率随偏压的增加而趋于饱和,对α粒子平均电荷收集效率达33.5%,谱下降沿10%处的电荷收集效率达57%。
金刚石薄膜 半导体探测器 电荷收集效率 辐射测量 粒子探测 化学气相沉积 diamond film semiconductor detector charge collection efficiency radiation measurement particle detect chemical vapor deposition
1 清华大学,工程物理系,北京,100084
2 西北核技术研究所,西安,710024
3 北京科技大学,材料学院,北京,100083
研制出CVD金刚石薄膜探测器,在国家串列加速器和60Co稳态辐射源上分别完成了该探测器对9MeV质子束流和1.25 MeV γ射线的辐照性能研究.结果表明:该探测器在9 MeV质子照射累积强度达到1013cm-2时,探测器信号电荷收集效率减小量低于3.5%,辐照前后探测器暗电流没有明显变化.计算得到9MeV质子对该探测器的损伤系数为1.3×10-16 μm-1·cm2.由于γ射线与金刚石作用产生的电子起到了填补缺陷的作用,探测器信号电荷收集效率随γ射线照射剂量的增加略有增加,在γ射线累积照射量达到10.32C/kg时,其增幅小于0.7%.说明金刚石薄膜探测器具有较高耐辐照强度,适用于高强度辐射测量领域.proton and gamma -ray on CVD diamond detector
金刚石薄膜 半导体探测器 辐照性能 电荷收集效率 辐照损伤系数
