利用 beta 粒子与 28-MeV 质子对 LGAD 传感器的增益表征

低增益雪崩二极管（Low Gain Avalanche Diodes，又称 LGAD）被广泛考虑用于高能物理、核物理、空间科学、医学成像以及稀有过程精密测量中的快定时应用。此类器件基于硅材料，并通过 $p{^+}$ 掺杂层提供本征增益，从而允许产生受控的载流子雪崩，其倍增因子约为 10-100。该技术可提供 20-30 ps 量级的时间分辨率，其变体技术亦可提供精密径迹重建。迄今为止，对 LGAD 性能的表征主要集中在针对高能物理与核物理应用的最小电离粒子相互作用上。本文将 LGAD 性能的研究扩展至高电离粒子，例如 28-MeV 质子，这与未来的多项科学应用（如生物学和医学物理等）密切相关。这些研究是利用布鲁克海文国家实验室的串列范德格拉夫加速器产生的 28-MeV 质子束以及 $^{90}{\rm Sr}$ 源产生的 beta 粒子进行的；这些实验被用于表征 LGAD 的响应和增益随偏置电压与收集电荷变化的函数关系。实验结果还与 TCAD 仿真进行了比较。