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Zum
Nachweis elektromagnetischer Strahlung im sichtbaren, IR- und W-Bereich können direkt umwandelnde
Detektoren eingesetzt werden, die als Photoleiter, Photodiode oder
nach dem photovoltaischen Prinzip betrieben werden können.
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Für den quantitativen
Nachweis von Röntgen-
und Gammastrahlung werden bei mittleren Quantenenergien von 10 bis
150 keV traditionell gasgefüllte
Ionisationsröhren
oder Festkörperszintillatoren
im Verbund mit Photomultiplier-Röhren
oder Halbleiterphotodioden eingesetzt. Während im ersten Fall die ionisierende
Wirkung von Röntgenstrahlung
direkt zum Nachweis der dadurch erzeugten elektrischen Ladungen
genutzt wird, dienen im zweiten Fall die Leuchteigenschaften von
Festkörperleuchtstoffen
dazu, die Röntgenstrahlung
zunächst
in niederenergetische und insbesondere sichtbare Strahlung umzuwandeln.
Diese kann dann über
einen lichtempfindlichen Film oder einen Strahlungsdetektor für sichtbares
Licht nachgewiesen werden.
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Wegen
ihrer kompakten und einfachen Bauform bei gleichzeitig hoher Ortsauflösung und
Nachweisempfindlichkeit werden zunehmend auch direkt konvertierende
Detektoren zum Nachweis von Röntgen-
und Gammastrahlung eingesetzt. Diese bestehen aus schweren und gut
absorbierenden Halbleitermaterialien wie beispielsweise CdTe, HgI2, PbI2 und einigen
anderen Verbindungshalbleitern. In diesen Detektoren wird die Röntgenenergie
durch interne Photoanregung unmittelbar in einen elektrischen Signalstrom
umgesetzt.
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Der
einfachste Aufbau eines direkt konvertierenden Detektors ist ein
Photoleiter aus einem durchgehend hochohmigen Halbleiter mit geringer
intrinsischer Leitung. Der Dunkelstrom zwischen den beiden an gegenüberliegenden
Seiten des Halblei terkörpers
aufgebrachten Elektroden kann einerseits durch eine höhere Bandlücke des
Halbleiters und andererseits durch Auswahl solcher Elektrodenmaterialien
reduziert werden, die eine hinreichend hohe Schottky-Barriere zum
Halbleiter aufbauen.
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Eine
weitere Reduktion des Dunkelstroms wird durch eine pin-Diodenstruktur oder
durch eine p- bzw. n-Dotierung des Halbleiters unterhalb der Kontakte
erzielt.
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Ein
weiteres Kriterium beim Aufbau eines direkt konvertierenden Röntgendetektors
ist die Schichtdicke, in der die absorbierende aktive Halbleiterschicht
ausgelegt ist. Eine vollständige
Absorption von Röntgenstrahlung
erfordert eine ausreichende Halbleiterschichtdicke, beispielsweise
1 bis 2 mm beim Cadmiumtellurid. Ein Detektor mit einer Halbleiterschicht
dieser Dicke weist jedoch elektronische Nachteile auf, da eine Vielzahl
der durch die Strahlung generierten Ladungsträger vor dem Erreichen der Elektroden
durch Rekombination und vor allem durch Einfang an Haftstellen (trapping)
verlorengehen. Dies reduziert den meßbaren Signalstrom. Außerdem können dadurch
relativ viele Ladungsträger im
Halbleiter zurückbleiben,
beispielsweise die unbeweglicheren Löcher, die im Halbleiter eine
positive Raumladung aufbauen. Dies führt zumindest zu einer Verformung
bis hin zur vollständigen
Abschirmung des außen
angelegten elektrischen Feldes und in der Folge zu einer entsprechenden
Verminderung des gemessenen Signalstroms. Darüber hinaus werden die im Halbleiter
festgehaltenen Ladungen insbesondere aus energetisch tiefgelegenen
Haftstellen nur langsam wieder abgegeben (detrapping), so daß das Meßsignal
auch bei Ausschalten der einfallenden Strahlung nur langsam abklingt.
Damit wird die Ansprechzeit des Detektors auf Intensitätsänderungen der
einfallenden Strahlung für
manche Anwendungen unzulässig
verlängert.
Bei einem Betrieb des Detektors mit gepulster Strahlung wird die
maximal mögliche
Pulsfrequenz verringert.
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Aufgrund
dieses Nachteils konnten bisher derartige direkt konvertierende
Strahlungsdetektoren entweder nur bei relativ kleinen Röntgen- oder
Gammaflüssen
als Einzelquantenzähler
eingesetzt oder bei Anwendungen verwendet werden, die träge sind und
damit langsame Trapping- und Detrapping-Vorgänge zuließen. Im Zählbetrieb können dabei Einzelquanten bis
zu Raten von mehreren 105 Quanten/Sekunden aufgelöst werden.
Für CdTe
liegt der mittlere Photostrom und der Aufladungsstrom dann mit einigen
0,1 nA/mm2 noch immer deutlich unter dem
Dunkelstrom von ca. 1 bis 10 nA/mm2. Beim
Einsatz als Einzelquantenzähler
kann das Halbleitermaterial in Verbindung mit der höheren Stromtragfähigkeit
der zum Beispiel aus Gold bestehenden Kontakte (ca. 100 nA/mm2) diese geringe nicht abgeführte Restladung „ausheilen".
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Für manche
Anwendungen ist es jedoch erforderlich, daß der Detektor bei hoher Datenrate
auf bis zu 104 fach höhere
Quantenflüsse
linear anspricht. Dabei wird eine Aufladung von bis zu 1 μA/mm2 erreicht, die zwei Dekaden über dem
Dunkelstrom liegt und nicht mehr in ausreichender Zeit ausgeglichen
werden kann.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen direkt konvertierenden
Strahlungsdetektor insbesondere für hochenergetische Strahlung
anzugeben, der selbst bei einer hohen aktiven Halbleiterschichtdicke,
die im Bereich der mittleren freien Weglänge für die Ladungsträger liegt,
eine verbesserte Ansprechgeschwindigkeit bei hoher Meßgenauigkeit
zeigt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen
Detektor nach Anspruch 1 gelöst.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sowie ein Verfahren zum
Betrieb des Detektors sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Grundlegende
Idee der Erfindung ist es, die an Fehlstellen im Halbleiter haftenden
Restladungen durch zusätzliche
Injektion entgegengesetzt geladener Ladungsträger zu kompensieren. Im Detektor wird
dies durch eine auf einer Hauptfläche des Halbleiterkörpers zusätzlich aufgebrachte
Injektorelektrode realisiert. Das Potential dieser Injektorelektrode wird
dabei entsprechend der Polarität
der eigentlichen Meßelektroden
eingestellt, wobei jedoch die zwischen Injektorelektrode und zweiter
(Gegen)-Elektrode anliegende Injektorspannung geringer ist als die
zwischen erster und zweiter Elektrode anliegende Betriebsspannung
des Detektors.
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Erste
Elektrode und Injektorelektrode, die beide auf derselben Hauptfläche des
Halbleiterkörpers
ausgebildet sind, weisen eine Interdigitalstruktur auf. Das heißt, beide
Elektroden sind strukturiert ausgebildet, wobei die Strukturelemente
der beiden Elektroden ineinandergreifen, so daß sich eine alternierende Anordnung
der beiden Elektroden auf der Oberfläche ergibt. Dies hat den Vorteil,
daß die
Injektion von Ladungsträgern
zur Kompensierung von geladenen Haftstellen gleichmäßig über die
Oberfläche erfolgt.
Somit kann auch der so erzeugte sekundäre Dunkelstrom einen hohen
Volumenanteil des gesamten Halbleiters durchfließen und dabei die dort haftenden
(Rest)Ladungen kompensieren. Je feinstrukturierter die Injektorelektrode
ist, bzw. je feinteiliger die Interdigitalstruktur von Injektor-
und erster Elektrode sind, um so höher ist das vom Injektorstrom
erfaßte
Volumen und damit die Kompensierung von haftenden Restladungen.
Damit ist die Kompensierung auch unabhängig vom Flächenanteil der Injektorelektrode
relativ zur ersten Elektrode. Das genannte Flächenverhältnis kann daher deutlich niedriger
als 1 sein und beispielsweise 0,1 bis 0,5 betragen. Durch den hohen
Flächenanteil
der ersten Elektrode ist garantiert, daß der Signalstrom nur unwesentlich
reduziert wird.
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Vorzugsweise
wird für
die Injektorelektrode ein Metall ausgewählt, welches zum Halbleiter
eine für
die zu injizierenden Ladungsträger
niedrigere Schottky-Barriere ausbildet als das Metall der Signalelektrode
bzw. der ersten Elektrode. Der Übergang der
zu injizierenden Ladungsträger
von der Injekto relektrode in den Halbleiterkörper wird damit erleichtert und
erzeugt einen die Restladungen kompensierenden sekundären Dunkelstrom
zwischen Injektorelektrode und zweiter Elektrode, der den Signalstrom aber
nicht beeinflußt.
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Da
der erfindungsgemäße Detektor
die Nachteile ausgleicht, die sich mit zunehmender Dicke des Halbleiterkörpers bzw.
mit zunehmenden Abstand der Elektroden häufen, kann er flächenhaft
und in einer Dicke ausgeführt
werden, die der zur Absorption der einfallenden Strahlung erforderlichen
Absorptionslänge
entspricht.
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Um
mit dem Detektor gleichzeitig eine Ortsinformation über die
einfallende Strahlung zu erhalten, ist die erste Elektrode in zumindest
zwei, vorzugsweise jedoch in mehrere elektrisch voneinander getrennte
Teilelektroden aufgeteilt, wobei der Signalstrom an jeder Teilelektrode
unabhängig
von den anderen Teilelektroden bestimmt werden kann. Da nur an den
Teilelektroden ein Signalstrom gemessen werden kann, in deren Nähe ein Strahlungsquant
im Halbleiterkörper
absorbiert wurde, kann die einfallende Strahlung so ortsaufgelöst bestimmt
werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfaßt
der Halbleiterkörper
ein Verbindungshalbleitermaterial mit hohem Einfangquerschnitt für hochenergetische
Strahlung, also ein Material mit hoher Kernladungszahl. Bevorzugte
Materialien sind daher Galliumarsenid und insbesondere Cadmiumtellurid.
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Für das letztgenannte
Halbleitermaterial besteht eine bevorzugte Elektrodenkombination
aus Indium und Gold oder Platin. Indium bildet zum Cadmiumtellurid
einerseits eine niedrige Schottky-Barriere für Elektronen aus und erzeugt
außerdem
durch Eindiffusion im Cadmiumtellurid eine n-leitende Dotierung.
Gold und Platin dagegen bauen auf Cadmiumtellurid eine gegenüber Indium
höhere
Schottky-Barriere für
Elektronen auf.
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In
einem Halbleiterkörper
aus p-leitendem Cadmiumtellurid können dann Injektor- und zweite Elektrode
aus Indium ausgeführt
werden, und die erste Elektrode aus Gold oder Platin. Unter der
zweiten Elektrode wird dabei eine n-Dotierung erhalten und damit
der pn-Übergang
erzeugt. Unterhalb der aus Indium bestehenden Injektorelektrode
ist die p-Dotierung des Halbleiterkörpers durch eindiffundiertes
Indium kompensiert.
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Zum
Betrieb des erfindungsgemäßen Detektors
wird an erste und zweite Elektrode eine Betriebsspannung in Sperrichtung
angelegt, die üblicherweise
im Bereich von 10 bis 100 Volt ausgewählt ist. Vorzugsweise wird
ein hochwertiges, daher störstellenarmes
und hochohmiges Halbleitermaterial ausgewählt. Intrinsisches Cadmiumtellurid
besitzt beispielsweise einen spezifischen Widerstand von 109 Ω·cm, so
daß bei
ca. 1 bis 2 mm Halbleiterdicke eine Spannung von 50 Volt geeignet
ist, um einen gut meßbaren
Signalstrom zu erhalten.
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Das
an die Injektorelektrode anzulegende Potential führt zu einer ebenfalls in Sperrichtung
ausgebildeten Injektorspannung, die geringer gewählt wird als die Betriebsspannung.
Durch das genaue Verhältnis
der Injektorspannung relativ zur Betriebsspannung wird das Ansprechverhalten
des erfindungsgemäßen Detektors
optimiert. Eine relativ höhere
Injektorspannung führt
zu einem höheren
sekundären
Dunkelstrom, zu einer schnellen Kompensierung von Restladungen,
die nach der Absorption von Strahlung im Halbleiterkörper haften
und damit zu einem schnellen Abklingen des Meßsignals. Gleichzeitig wird
auch die maximale Höhe
des meßbaren
Signals reduziert. Die Optimierung stellt dann einen Kompromiß dar zwischen
einem schnelleren Abklingen des Signalstroms und einer damit möglichen
höheren
Meßfrequenz
einerseits sowie einem hohen Meßsignal
und damit einer hohen Empfindlichkeit des Detektors andererseits.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und der dazugehbrigen sechs
Figuren näher
erläutert.
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1 zeigt
einen erfindungsgemäßen Detektor
im schematischen Querschnitt.
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2 zeigt mögliche Anordnungen für eine interdigitale
Elektrodenstruktur und
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3 und 4 zeigen
eine schematische Potentialverteilung in einem ersten Detektor.
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5 und 6 zeigen
eine schematische Potentialverteilung in einem zweiten Detektor.
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Als
vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung wird im folgenden ein Detektor mit einem Halbleiterkörper aus
Cadmiumtellurid beschrieben.
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1:
Der zum Beispiel plättchenförmige Halbleiterkörper 1 besteht
aus p–-CdTe
und besitzt eine Dicke d von beispielsweise 1,5 mm. An der ersten
Oberfläche
des Halbleiterkörpers 1 ist
eine schmale und zum Beispiel streifenförmig ausgebildete erste Elektrode 2 sowie
eine relativ dazu schmalere und zum Beispiel ebenfalls streifenförmig ausgebildete
Injektorelektrode 3 aufgebracht. In der 1 ist
von der ersten Elektrode 2 nur ein Streifen dargestellt,
der beiderseits von zwei relativ dazu schmaleren Streifen der Injektorelektrode
benachbart ist. Als Material für
die erste Elektrode 2 dient eine dünne Goldschicht von beispielsweise
1 μm Dicke,
während die
Injektorelektrode 3 aus einer ca. 1 μm dicken Indiumschicht aufgebaut
ist. Auf der gegenüberliegenden
zweiten Hauptfläche
des Halbleiterkörpers 1 befindet
sich die zweite Elektrode 4, die beispielsweise aus einer
ganzflächig
aufgebrachten dünnen
Indiumschicht besteht.
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Unterhalb
der Injektorelektroden 3 befindet sich ein n-dotiertes Gebiet 6 und
unterhalb der zweiten Elektrode 4 ein n-dotiertes Gebiet 5,
welches beispielsweise durch Eindiffusion von Indium aus den Elektroden
in den Halbleiterkörper
entstanden ist. Auf diese Weise bildet sich sowohl zwischen erster Elektrode 2 und
Injektorelektrode 3 als auch zwischen erster und zweiter
Elektrode 4 jeweils ein sperrender pn-Übergang
aus. Zusätzlich
werden sowohl Injektorelektrode 3 als auch erste Elektrode 2 relativ zur
zweiten Elektrode 4 als Kathode geschaltet. Im Ausführungsbeispiel
ist die zweite Elektrode 4 daher auf Erdpotential, der
elektrische Anschluß 7 für die Injektorelektrode
auf – 45
Volt und der elektrische Anschluß 8 für die erste
Elektrode auf – 50
Volt gelegt. Somit ist die an der Injektorelektrode 3 relativ
zum Erdpotential anliegende Injektorspannung um 10 Prozent niedriger
als die an der ersten Elektrode 2 relativ zum Erdpotential
anliegende Betriebsspannung. In der Figur nur andeutungsweise dargestellt
ist ein parallel geschaltetes und mit den Elektroden 2 und 4 verbundenes
Meßgerät 9.
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Sobald
die Elektroden auf dem angegebenen Potential liegen, werden von
der Injektorelektrode 3 Elektronen in den Halbleiterkörper 1 injiziert,
die entlang der angedeuteten Strompfade 10 zu der auf positiverem
Niveau liegenden zweiten Elektrode 4 fließen. Dieser
injizierte (sekundäre)
Dunkelstrom ist unabhängig
von einer einfallenden äußeren Strahlung
und wird durch die niedrige Schottky-Barriere zwischen der Injektorelektrode 3 und
dem Halbleiterkörper 1 begünstigt.
Die im Bereich dieser Strompfade 10 liegenden positiv geladenen
Haftstellen im Inneren des Halbleiterkörpers 1 werden durch
diesen injizierten Dunkelstrom entladen und damit unwirksam gemacht.
Der Volumenanteil im Halbleiterkörper 1,
der von diesem injizierten Dunkelstrom erfaßt wird, ist um so größer, je
feinteiliger die aufgebrachten Elektrodenstrukturen für Injektorelektrode 3 und
erste Elektrode 2 sind und je geringer der dazwischenliegende
Abstand bemessen wird.
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2 zeigt in schematischer Draufsicht mögliche interdigitale
Elektrodenanordnungen auf der ersten Hauptfläche.
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2a zeigt
eine einfache Ausführung,
bei der sowohl Injektorelektrade 3 als auch erste Elektrode 2 als
kammartige Strukturen ausgebildet sind, deren Zähne gegenseitig ineinandergreifen.
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Eine
weitere Möglichkeit
zur Strukturierung der Elektroden auf der ersten Hauptfläche ergibt
sich durch jeweils spiralförmig
und parallel zueinander ausgerichtete Anordnung von Injektor- und
erster Elektrode wie in 2b dargestellt.
Auf jeder Schnittfläche
vertikal zur dargestellten Elektrodenebene erhält man eine alternierende Abfolge
der beiden Elektrodenstrukturen 2 und 3, wie ausschnittsweise
in 1 dargestellt ist.
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2c zeigt
eine weitere Elektrodenanordnung, bei der die beiden Elektroden
wiederum kammartig ineinandergreifen. Als prinzipieller Unterschied
zu den Ausführungen
gemäß 2a und 2b ist
hier die erste Elektrode 2 in zwei elektrisch voneinander
getrennte unabhängige
Teilelektroden 2a und 2b aufgeteilt, die voneinander
unabhängige Signalströme messen
können.
In Abhängigkeit
von dem Ort, an dem durch einfallende Strahlung Ladungsträgerpaare
erzeugt werden, gelingt so ein ortsaufgelöster Nachweise der einfallenden
Strahlung. Je nach der Größe des Halbleiterkörpers 1 bzw. der
zur Verfügung
stehenden Fläche
kann die erste Elektrode 2 auch eine größere Anzahl von Teilelektroden
umfassen, die in einer Reihe nebeneinander oder über die Fläche verteilt eine ein- oder
zweidimensionale Ortsauflösung
einer einfallenden Strahlung ermöglichen.
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Die 3 zeigt
dreidimensional einen Potentialverlauf für Ladungsträger über der in 1 dargestellten
Schnittebene durch einen Detektor. Die Ortskoordinaten der Schnittebene
entsprechen der x- und der y-Achse, während über der z-Achse die potentielle
Energie E der Elektronen 13 im Leitungsband dargestellt
ist. Dieser Wert entspricht mit umgekehrtem Vor zeichen der potentiellen
Energie für
Löcher 14 im
Valenzband. Wie aus der Figur zu entnehmen ist, besteht zwischen
erster Elektrode 2 und Injektorelektrode 3 einerseits
und der zweiten Elektrode 4 andererseits ein Potentialgefälle, ein
zweites geringeres dagegen zwischen erster Elektrode 2 und
Injektorelektrode 3. Die genaue Höhe der (Energie)-Potentiale über den
Elektroden 2, 3 und 4 ergibt sich allein
aus dem angelegten elektrischen Potential, während das Energiepotential
E über
dem Halbleiterkörper 1 bzw. über der
dargestellten Schnittfläche des
Halbleiterkörpers 1 zusätzlich noch
von der vorherrschenden Dotierung und dem sich dadurch aufbauenden
inneren Feld des pn-Übergangs
verstärkt wird.
Der relativ hohe Potentialwall in der Nähe der Schnittfläche von
erster Elektrode 2 zu Halbleiterkörper 1 geht auf die
Schottky-Barriere
(für Elektronen) zurück, die
das verwendete Elektrodenmaterial (Gold oder Platin) zum Halbleiterkörper 1 (CdTe)
aufbaut. Ein relativ dazu deutlich geringerer Potentialwall entsteht
an der Grenzfläche
zwischen Injektorelektrode 3 und Halbleiterkörper 1.
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In
der 3 bereits dargestellt sind Ladungsträgerpaare 13/14,
die sich aufgrund einer entlang des Pfeils 12 einfallenden
hochenergetischen Strahlung im Halbleiterkörper 1 gebildet haben.
Entsprechend dem für
den jeweiligen Ladungsträgertyp geltenden
Potentialgefälle
bewegen sich diese nun zu den Elektroden mit dem für sie niedrigsten
Energiepotential, im vorliegenden Fall zu zweiter Elektrode 4 und
erster Elektrode 2. Weiterhin sind im Bild symbolisch Fehlstellen 15 dargestellt,
die Ladungsträger
eines bestimmten Typs einfangen und zurückhalten können. Auch wenn keine weitere
Strahlung 12 mehr einfällt,
bleiben so im Halbleiterkörper 1 geladene
Zustände 15 zurück.
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In 4 ist
der sekundäre
Dunkelstrom durch Pfeile 11 und Ladungssymbole 13 dargestellt. Er
wird unabhängig
von einfallender Strahlung 12 durch Injektion von Elektronen 13 aus
den Injektorelektroden 3 in den Halbleiterkörper 1 erzeugt.
Ein Teil der injizierten Elektronen wird von den geladenen Zuständen 15 eingefangen
und kann diese kompensieren. Die übrigen Elektronen wandern zur
zweiten Elektrode 4 ab. Da dieser Dunkelstrom nahezu ausschließlich zwischen
Injektorelektrode 3 und zweiter Elektrode 4 fließt, führt er nicht
zu einem Meßsignal des
zwischen erster Elektrode 2 und zweiter Elektrode 4 anliegenden
Meßgeräts 9.
Dieses spricht ausschließlich
auf den strahlungsinduzierten „Photostrom„ an,
dessen Entstehung wie eben erläutert
in 3 dargestellt ist.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird angenommen, daß die Fehlstellen (traps) im
Halbleiterkörper
negativ aufgeladen werden können.
Da diese Traps 16 nur durch Injektion von positiv geladenen
Ladungsträgern
(Löchern) 14 kompensiert
werden können,
ist für
diesen Fall eine im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel gegensätzliche
Polung sämtlicher
Elektroden erforderlich. Bei einer beispielsweise wiederum auf Nullpotential liegenden
zweiten Elektrode 4 müssen
in diesem Fall erste Elektrode 2 und Injektorelektrode 3 auf
relativ dazu positives Potential gelegt werden. Auch hier gilt, daß die zwischen
Injektorelektrode 3 und zweiter Elektrode 4 anliegende
Injektionsspannung beispielsweise 10 Prozent unterhalb
der Betriebsspannung gewählt
wird, die zwischen erster und zweiter Elektrode 2, 4 anliegt.
Die Injektorelektrode 3 besteht aus einem Material, das
zum Halbleiterkörper
eine niedrige Schottky-Barriere (für Löcher!) ausbildet als die erste
Elektrode 2.
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5 zeigt
den Potentialverlauf über
einer Querschnittsfläche
durch einen solchen Detektor. Auf der z-Achse ist die potentielle
Energie für
Löcher
dargestellt, während
die x- und die y-Achse
die zweidimensionalen Ortskoordinaten der dargestellten Schnittfläche angeben.
Auch ein solcher Detektor läßt sich
mit einem aus Cadmiumtellurid bestehenden Halbleiterkörper 1 mit
pin-Diodenstruktur darstellen. Die Orientierung bzw. Richtung des
Halbleiterübergangs
ist so, daß das
entstehende innere Feld durch das angelegte äußere Potential verstärkt wird. Das
n-dotierte Gebiet liegt daher unterhalb der zweiten Elektrode 4.
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Die
durch die Strahlung 12 injizierten Ladungsträgerpaare 13/14 werden
wie im ersten Ausführungsbeispiel
an den Elektroden 2, 4 gesammelt, wobei hier jedoch
die Elektronen 13 an der ersten Elektrode 2 und
die Löcher 14 an
der zweiten Elektrode 4 gesammelt werden.
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In 6 ist
wiederum ausschließlich
der sekundäre
Dunkelstrom 11 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel
werden von der Injektorelektrode 3 positive Ladungsträger 14 in
den Halbleiterkörper 1 injiziert,
um die negativ geladenen Traps 16 zu kompensieren. Auch
dieser Dunkelstrom 11 führt
zu keinem Meßsignal
bei dem an erster und zweiter Elektrode angeschlossenen Meßgerät 9.
Die Interdigitalstruktur ermöglicht
auch hier, daß der
sekundäre Dunkelstrom
einen hohen Volumenanteil des Halbleiterkörpers durchfließen kann.
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Der
erfindungsgemäße Strahlungsdetektor zeigt
sowohl ein gutes Ansprechverhalten für einfallende Strahlung als
auch ein schnelles Abklingen des Signals nach dem Ausschalten der
Strahlung. Dies ermöglicht
eine schnelle Messung bzw. eine hohe Meßfrequenz bei gepulster Strahlung.
Da diese Meßfrequenz
nun nicht mehr von einem dicker werdenden Halbleiterkörper abhängig ist,
kann dieser in einer der Absorptionslänge entsprechenden Dicke ausgeführt werden.
Dies garantiert ein hohes Meßsignal
und damit einen empfindlichen Detektor. Wird der Detektor zum Nachweis
von Röntgenstrahlung betrieben,
so ist eine erhöhte
Meßfrequenz
möglich. Gegenüber nicht
direkt konvertierenden Detektoren auf der Basis von Leuchtstoffen
oder Ionisationsröhren
besitzt der Detektor einen wesentlich vereinfachten Aufbau. Zusätzlich erlauben
die Konstruktionsmerkmale des erfindungsgemäßen Strahlungsdetektors eine
einfache Herstellung von Detektorzeilen oder Detektorarrays, mit
denen eine ein- oder zweidimensionale Ortsauflösung des einfallenden Strahlungssignals
möglich
ist.