基于高频读出电子的 4H-SiC 薄型 PIN 探测器中电子与空穴漂移速度的提取

硅碳化物（SiC）因其高温稳定性、高击穿场及快速开关速度，已在半导体产业中广泛应用，尤其在电力电子领域。其宽带隙使其成为高能物理与医疗应用中辐射硬化粒子探测器的有趣候选材料。此外，4H-SiC 的高电子与空穴漂移速度使其适用于超快粒子探测与时序应用。然而，当前用于 4H-SiC 探测器的前端读出电子构成了对载流子漂移进行探测的瓶颈。为此，我们开发了带有内在 10 GHz 带宽的高频读出板。通过该读出，我们记录了直径为 141 $\mathrm{\mu m}$、厚度为 50 $\mathrm{\mu m}$ 的 4H-SiC 二极管在 UV 濈光、α 粒子及高能质子束激励下的瞬态电流信号。在三种情况下，电子与空穴漂移可被清晰分离，从而实现载流子漂移速度随电场变化的提取。这些速度首次直接测量，为与蒙特卡罗模拟文献值提供了宝贵对比，并是 TCAD 模拟的必需输入。最后，我们展示了一个综合模拟环境，融合 TCAD、Allpix$^2$ 框架与 SPICE 模拟，与测量数据良好一致。