Selon l’Université de Californie à Los Angeles, les photodiodes à absorption séparée et à avalanches à multiplication (SAM-APD) de GaSb / AlAsSb peuvent être utilisées pour détecter sélectivement les rayons X électromagnétiques et les rayons gamma de haute énergie.
Son équipe de recherche a mis au point de tels détecteurs, capables d'observer des pics de rayons X et gamma bien définis à partir d'une source d'américium 241 (1,55 Goq) jusqu'à 59,5keV avec une largeur maximale d'un demi-maximum de 1,283keV.
Dans les SAM-APD, la couche absorbant la lumière / rayonnement est séparée de la grande jonction pn à bande interdite qui fournit une amplification, permettant un gain d'avalanche élevé avec un faible courant d'obscurité.
«Notre structure SAM est avantageuse car elle offre un rapport signal sur bruit bien meilleur en raison du gain interne», a déclaré le Dr Dingkun Ren, chercheur à UCLA. «Ceci est essentiel pour résoudre des signaux clairs à haute énergie. Nos détecteurs sont les premiers SAM-APD à afficher des signatures de détection claires pour les rayons gamma> 50keV. ”
Le choix du matériau semi-conducteur était important.
«Nous utilisons GaSb au lieu de Si, Ge ou GaAs pour créer des régions d'absorption», a déclaré le Dr Bor-Chau Juang, responsable du projet. "Cela est dû au fait que GaSb peut offrir une efficacité d'absorption bien meilleure et une probabilité beaucoup plus grande d'arrêter ces photons de haute énergie en raison de son numéro atomique relativement plus élevé."
L'absorbeur de GaSb est couplé à une jonction d'avalanche AlAsSb - les hétérostructures ont été cultivées par épitaxie par jet moléculaire.
«L'hétérostructure GaSb / AlAsSb présente une plus grande dissemblance en énergie de création de paires et en efficacité d'absorption. Cela aide à éliminer les pics de bruit générés en dehors des régions d'absorption de GaSb », a déclaré Ren.
Le travail a été publié dans Advanced Optical Materials sous le titre: " Photodiodes à avalanche d'absorption et de multiplication séparées pour GaSb / AlAsSb pour la détection des rayons X et gamma ".
Selon son résumé: «Les caractérisations spectroscopiques montrent une amélioration significative de la résolution d'énergie mesurée grâce à la réduction du champ électrique à crête élevée dans les absorbeurs et à la suppression de la recombinaison non radiative sur les surfaces. Les SAM ‐ APD présentent une linéarité de réponse en énergie allant jusqu'à 59,5 keV. ”
Les performances réelles peuvent être meilleures, car on pense que le bruit provenant de l'électronique de lecture domine les mesures.
L’équipe de UCLA recherche des partenaires ayant besoin de détecter et de différencier les rayonnements de haute énergie, soulignant que d’autres détecteurs sensibles à l’énergie sont utilisés dans les systèmes d’imagerie, de médecine et de sécurité.
