受中子辐照的4H-SiC二极管在α辐射下的性能
摘要：4H-SiC材料的电学和物质特性使其成为高速粒子探测器的有望候选材料。与广泛使用的硅（Si）相比，4H-SiC具有更高的载流子饱和速度和更大的击穿电压，从而实现高内在时间分辨率并减小堆积效应。此外，随着辐射硬度要求越来越高，4H-SiC等宽禁带材料可能提供更好的性能。本研究利用241Amα射线源，在反向偏置电压高达1100 V的条件下，研究了50微米厚的4H-SiC p-in-n平面垫片探测器在室温下的性能。研究中还包括经过中子辐射的样品，其辐射通量高达1e16/cm^2，以量化4H-SiC的辐射硬度特性。所获得的结果与之前进行的UV-TCT研究进行了比较。样品的电荷收集效率（CCE）随辐射通量增加而降低，并在远高于全耗尽电压的高反向偏置电压下部分补偿。观察到随着未辐照参考探测器穿透的体积耗尽，收集的电荷达到一个平台。对于经过中子辐照的样品，在较高的反向偏置下才会出现这样的平台。对于最高辐照通量，CCE与反向偏置增加几乎呈线性关系。与UV-TCT测量相比，需要用于耗尽覆盖完全能量沉积的敏感体积所需的反向偏置电压较低，这是由于α粒子的小穿透深度所致。在最高反向偏置下，测得的CCE值与先前的UV-TCT研究结果相吻合，误差在1％至5％之间。
作者：Philipp Gaggl, Andreas Gsponer, Richard Thalmeier, Simon Waid, Giulio Pellegrini, Philippe Godignon, Joan Marc Raf''i, Thomas Bergauer
论文ID：2210.08570
分类：Instrumentation and Detectors
分类简称：physics.ins-det
提交时间：2023-02-08