开发一种高温工作的大面积Si(Li)探测器量产模型

本研究提出了一种锂漂移硅（Si(Li)）探测器的制备工艺，与以往方法相比，该工艺可实现更高良品率的量产，同时在相对较高温度下提供大面积灵敏区和低漏电流。该设计针对通用反物质谱仪（GAPS）实验的独特需求而开发，其整体直径为10 cm，约9 cm为有源区并分割为8条读出条，整体厚度为2.5 mm，其中$\gtrsim$2.2 mm（$\gtrsim$90%）为灵敏厚度。在工作温度约-40C下，要求对20–100 keV X射线具有$\lesssim$4 keV半高全宽（FWHM）的能量分辨率，该温度远高于传统上用于实现精细能量分辨率的液氮温度。GAPS由$\gtrsim$1000个探测器组成，因此也需要高产量的生产。我们专门开发的硅晶体以及自定义的Li蒸发、扩散和漂移方法，可实现厚且大面积均匀的灵敏层。我们发现，在探测器p侧保留一层薄的未漂移层可大幅降低漏电流，而漏电流在这些温度下是能量分辨率的主要组成部分。保护环结构及探测器表面的最优刻蚀也被证实可抑制漏电流。我们报道了这些探测器目前正在进行的量产，并证明其能够实现约90%的高良品率。