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砷化镓光电导探测器的质子辐照改性研究

葛兆云  
【摘要】:砷化镓材料由于其特有的电子迁移率高、禁带宽度较大以及直接跃迁型的能带结构等特性,已经在光电器件、核微波器件等领域取得广泛的应用。砷化镓光电导探测器作为一种亚纳秒脉冲辐射探测器有很广的应用前景。这种探测器具有响应时间快,输出电流大,对多种粒子如中子、带电粒子、X射线、γ射线、可见光都具有高灵敏度,而且响应的线性好,可在室温工作等特点。可以广泛地应用于高速光电开关、惯性约束核聚变、同步辐射、脉冲粒子流、核武器和武器效应模拟装置地辐射诊断以及亚纳秒技术地各个领域,因此研究这种探测器具有重要的现实意义。 我们采用未掺杂的LEC法生长的半绝缘砷化镓作为光电导探测器的材料,制作出了具有微带结构的砷化镓光电导探测器,摸索出一套制作砷化镓光电导探测器的有效的工艺方法。为了进一步改善探测器的性能,我们对砷化镓材料分别进行了电子、单束质子及双束质子的辐照改性实验,并对改性前后的探测器的光电流、暗电流、灵敏度及对X射线的脉冲响应进行了测量,对其响应时间、下降时间(拖尾现象)、半高宽(FWHM)及灵敏度进行了比较。结果表明经过双束质子改性后的探测器的性能较未改性及电子改性后的探测器的性能有很大的改善,经过双束质子改性后的探测器基本解决了拖尾现象,响应时间也有很大的提高,另外,由于能量为20MeV的质子在材料中引入的缺陷及缺陷团散射了部分X射线,使改性后的探测器的灵敏度有一定程度地降低,同时,在一定程度上缓和了探测器的饱和现象。 目前,我们研制的砷化镓光电导探测器可以在室温下对X射线、γ射线及激光脉冲进行测量,有一定的实用价值。


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