面向环形接触设计的混合-接触平面 HPGe 制造工艺

罕见事件搜索，包括暗物质、弹性中子-核散射 (CE$\nu$NS) 以及无中子双衰减 (0$\nu\beta\beta$)，需要具备超低噪声、稳定背景以及能够扩展至更大单晶质量的电极几何形态的高纯度德仑 (HPGe) 检测器。环形接触 (环形-沟槽) 设计通过塑造电场以保持低电容读出，解决了可扩展性问题，但其非平面拓扑结构催生了与 conformal 沉积和稳健高压操作兼容的锂接触工艺的需求。为实现未来环形接触原型，本文制造并表征了一个混合接触平面 HPGe 器件，编号为 KL01。此处的“混合”指的是通过自制锂悬浮颜料随后进行受控热扩散形成的 $n^{+}$ 接触，结合 AJA 开发的 a-Ge/Al $p^{+}$ 接触以及 a-Ge 侧壁掩蔽。于 77~K 下，器件在 kV 偏压下表现出皮安级泄漏电流，耗尽平台位于 $V_{\mathrm{dep}} \approx 1300$~V 处，能量分辨率在 59.5~keV 时为 1.57~keV FWHM，在 662~keV 时为 2.57~keV FWHM。这些结果验证了颜料-扩散锂工艺与薄膜 a-Ge/Al 接触的兼容性，并为下一代稀有事件 HPGe 模块的环形-沟槽电极制造建立了实用的制造工作流程。