Synchrotron Radiation Study of Gain, Noise, and Collection Efficiency of GaAs SAM-APDs with Staircase Structure
Notice bibliographique
Résumé
In hard X-ray applications that require high detection efficiency and short response times, such as synchrotron radiation-based Mössbauer absorption spectroscopy and time-resolved fluorescence or photon beam position monitoring, III-V-compound semiconductors, and dedicated alloys offer some advantages over the Si-based technologies traditionally used in solid-state photodetectors. Amongst them, gallium arsenide (GaAs) is one of the most valuable materials thanks to its unique characteristics. At the same time, implementing charge-multiplication mechanisms within the sensor may become of critical importance in cases where the photogenerated signal needs an intrinsic amplification before being acquired by the front-end electronics, such as in the case of a very weak photon flux or when single-photon detection is required. Some GaAs-based avalanche photodiodes (APDs) were grown by a molecular beam epitaxy to fulfill these needs; by means of band gap engineering, we realised devices with separate absorption and multiplication region(s) (SAM), the latter featuring a so-called staircase structure to reduce the multiplication noise. This work reports on the experimental characterisations of gain, noise, and charge collection efficiencies of three series of GaAs APDs featuring different thicknesses of the absorption regions. These devices have been developed to investigate the role of such thicknesses and the presence of traps or defects at the metal-semiconductor interfaces responsible for charge loss, in order to lay the groundwork for the future development of very thick GaAs devices (thicker than 100 μm) for hard X-rays. Several measurements were carried out on such devices with both lasers and synchrotron light sources, inducing photon absorption with X-ray microbeams at variable and controlled depths. In this way, we verified both the role of the thickness of the absorption region in the collection efficiency and the possibility of using the APDs without reaching the punch-through voltage, thus preventing the noise induced by charge multiplication in the absorption region. These devices, with thicknesses suitable for soft X-ray detection, have also shown good characteristics in terms of internal amplification and reduction of multiplication noise, in line with numerical simulations.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».