Si（Au）面垒型半导体探测器由于非常好的能量分辨本领和快的时间特性，对带电粒子，特别是对重带电粒子的能量测量获得极大成功。对β射线、X射线和γ射线的能谱测量因灵敏层厚度不够大而受到限制。增加偏压虽然可以增加结区宽度，但反向电流也随之增大，电压过高会击穿p-n结。增加结区宽度的另一途径是提高材料的电阻率。锂漂移技术可补偿材料中的杂质，获得高电阻率的本征半导体，灵敏层厚度可达10mm以上，从而对β射线、X射线和γ射线的能谱测量带来革命性的变化。
锂原子半径约为60pm，比Si和Ge的晶格小（Si 542pm，Ge 564pm）。因此，锂原子比较容易通过晶格空隙扩散到晶体中去。锂原子在Si中的电离能为0.033eV，在Ge中为0.093eV，极容易电离，锂原子就像施主杂质一样，可以补偿p型半导体材料中的受主杂质，在补偿区形成本征半导体。在经过表面处理后的p型Si革晶片上，真空镀一层锂薄膜，然后加热到350℃～450℃，使锂原子向Si单晶中扩散，经过一定时间后，锃原子的浓度分布如图7-14、15所示。
图7-14 锂原子的浓度分布
(www.xing528.com)
图7-15 锂漂移形成本征半导体
在图7-14的0～α区，锂原子的浓度大于受主杂质浓度Na，半导体类型反转，变成n型。在x＞a区，锂原子的浓度小于Na，仍保持p型。因而在a处形成p-n结，即扩散结。p-n结距表面一般为300～1000μm。在p-n结上加反向偏压，几百伏，在100℃温度下，锂离子向Si单晶内部漂移。当锂离子漂移到p型材料中的受主杂质附近时，彼此结合成中性的正负离子对，相当于施主杂质将电子转交给受主杂质，从而使导带中的电子和价带中的空穴大大减少。当锂离子的浓度和p型Si中的受主杂质的浓度一样时，达到完全补偿，形成本征半导体，如图7-15所示的I区，这样就形成PIN结。
表7-2 半导体探测器性能比较
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
