砷化镓探测器(GaAs探测器),是以半导体材料砷化镓晶体为探测器材料制造而成的辐射探测器,可以应用在室温条件下。
砷化镓,化学式为GaAs,外观为黑灰色固体状,熔点高,化学性质稳定。砷化镓是III-V族化合物半导体,为闪锌矿型晶格结构,具有禁带宽度大、电阻率高、电子迁移率大、击穿电压高等特点,可以用作辐射探测器材料。砷化镓晶体可以采用液封直拉法(LEC)、垂直梯度凝固法(VGF)、布里奇曼法(VB/HB)等工艺进行制备。
砷化镓探测器,一般为金属-半导体-金属(M-S-M)结构,可以采用的金属材料主要有金(Au)、铬(Cr)、铝(Al)等,通常采用铬-砷化镓晶体-金的结构,利用肖特基技术形成PN结,P型区、N型区分别注入正、负载流子,铬、金作为阴阳电极。
砷化镓探测器的工作原理是,当射线照射探测器时,被砷化镓晶体吸收,形成电子-空穴对,在电场作用下,电子、空穴分别向不同电极漂移,形成电流,通过测量电流实现射线探测。
20世纪70年代,砷化镓探测器被开发问世。砷化镓探测器具有抗辐射性能强、灵敏度高、线性响应速度快、结构简单、体积小、可靠性高等优点,其核心材料砷化镓晶体的制备工艺成熟,适于大规模应用。但由于砷化镓平均原子序数较低,砷化镓探测器的探测效率有限,且无法探测高能射线,因此发展受到一定限制。
新思界
行业分析人士表示,室温半导体辐射探测器常见的产品主要有碲锌镉探测器、砷化镓探测器、碘化汞探测器等。与碘化汞相比,砷化镓的优点是化学性质稳定、可生长大体积单晶、易于加工,但存在原子序数较低、探测效率较差的缺点。碲锌镉探测器对比砷化镓探测器、碘化汞探测器,除大尺寸碲锌镉单晶生长难度大的缺点外,综合性能更为优良。因此在室温半导体辐射探测器市场中,碲锌镉探测器最为常见,砷化镓探测器应用相对较少。