外延 GaAs 辐射探测器的加工与表征

GaAs 器件具有相对较高的原子序数 (Z=31, 33)，因此其 X 射线吸收边超出了 Si (Z=14) 器件。在本研究中，我们在 GaAs 衬底上加工了辐射探测器，其外延吸收层厚度为 110 $\mu\textrm{m}$ - 130 $\mu\textrm{m}$。使用定制的卧式氯化物气相外延 (CVPE) 反应堆生长了厚的未掺杂和重掺杂 p$^+$ 外延层，其生长速率约为 10 $\mu\textrm{m}$/h。通过电容 - 电压 ($CV$)、电流 - 电压 ($IV$)、瞬态电流技术 (TCT) 和深能级瞬态谱 (DLTS) 测量对 GaAs p$^+$/i/n$^+$ 探测器进行了表征。具有 110 $\mu\textrm{m}$ 外延层厚度的探测器的全耗尽电压 ($V_{\textrm{fd}}$) 范围为 8 V - 15 V，漏电流密度约为 10 nA/cm$^2$。当偏置电压远高于给定厚度下产生 GaAs 中电子峰值饱和漂移速度的值时，由 TCT 确定的信号渡越时间约为 5 ns。采用适当缺陷模型的数值模拟与实验结果一致。