具体测试对象:
碲锌镉(CZT)室温半导体探测器晶体
硅光电倍增管(SiPM)外延层
高纯锗(HPGe)、卤化物钙钛矿单晶探测器等
1 项目介绍
原理:在极低温下利用光子或高能射线将载流子注入并冻结在材料的缺陷陷阱中;随后以恒定速率加热样品,被捕获的载流子随温度升高获得热能,跃迁至导带或价带并在外加电场下漂移形成瞬态电流。通过记录电流随温度的分布(TSC 谱),可精准映射陷阱的物理特性。
作用:测量陷阱激活能(Ea,即缺陷能级深度)、载流子捕获截面(σ)、缺陷态密度(Nt)。能够定位并量化辐射探测器中导致载流子寿命缩短、收集效率降低的本征空位或反位缺陷;揭示高通量辐射下空间电荷极化效应的微观缺陷起源;优化晶体退火工艺以提升探测器的能量分辨率。
2 样品要求
TSC 测量的陷阱释放电流通常极其微弱(皮安 pA 至飞安 fA 量级)。为防止高温段激增的热激发生本底漏电流(暗电流)彻底淹没深能级缺陷的退陷阱信号,辐射探测晶体样品本身必须具备极高的体电阻率(如 CZT 需达到 1010Ω⋅cm),且电极必须制备成漏电流极低的理想欧姆接触或低反向漏电的肖特基接触。
3 常见问题
3.1 载流子清扫效应。
对于提高微弱 TSC 信号的信噪比,若施加了较高的偏置电压。高温区里增大的漏电流就会产生不可忽视的焦耳热,引起样品内部温度梯度失控。此外,过高的电场可能在载流子刚刚从浅陷阱释放时,不仅将其清扫出体相,还会诱发微观的碰撞电离或电荷注入,在谱图尾端形成指数级的电流假峰。

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