研究目的
通过在8毫米见方的"普通级"CVD单晶金刚石衬底上生长自支撑化学气相沉积(CVD)单晶，并评估其电荷载流子输运特性，以扩大金刚石辐射能量谱仪的灵敏区域。
研究成果
该研究成功展示了利用8平方毫米"普通级"CVD单晶金刚石衬底制备具有更大灵敏面积的金刚石辐射能量谱仪。虽然其μτ乘积低于HP/HT IIa型衬底所得结果，但所实现的电荷收集效率和能量分辨率已满足作为能量谱仪的使用要求。未来研究应聚焦于采用更高结晶度的衬底来提升性能。
研究不足
在相同生长条件下，"普通级"衬底上化学气相沉积生长的单晶μτ积比HP/HT型IIa钻石衬底上生长的约小一个数量级。衬底的结晶度显著影响探测器性能。
1：实验设计与方法选择
该研究采用生长条件，在高温高压（HP/HT）IIa型单晶金刚石衬底上生长的化学气相沉积（CVD）单晶金刚石中实现了空穴的μτ积为3×10?? cm2 V?1。通过5.486 MeV α粒子评估了电荷收集效率（CCE）和能量分辨率。
2：样品选择与数据来源
使用了两块8毫米见方的Element Six公司'普通级'CVD单晶金刚石衬底。作为对比，还使用了住友电气工业公司的HP/HT Ib型和IIa型单晶金刚石衬底。
3：实验设备与材料清单
微波等离子体反应器（5250；ASTeX/CORNS科技有限公司）、源测量单元（237；吉时利）、电容评估装置（7500；clear pulse）、电荷灵敏前置放大器（142 A；奥尔特克）、谱仪放大器（428；奥尔特克）、多道分析器（WE 7562；横河分析系统公司）、硅半导体探测器（CU-100-500；奥尔特克）。
4：实验流程与操作步骤
在各单晶金刚石衬底上生长同质外延层。生长后通过电化学蚀刻使其成为自支撑薄膜，再通过离子束蚀刻去除数微米的残余衬底。这些自支撑薄膜未经机械抛光直接用于探测器制备。
5：数据分析方法
通过与硅半导体探测器对比推导电荷收集效率，根据Hecht方程计算μτ积。
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Source measure unit
237
Keithley
Used for I–V characteristic measurements of samples.
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Microwave plasma reactor
5250
ASTeX/CORNS Technology Limited
Used for growing homoepitaxial layers on single-crystal diamond substrates.
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Capacitance evaluation device
7500
clear pulse
Used for C–V characteristic measurements of samples.
-
Charge-sensitive preamplifier
142 A
Ortec
Used for evaluating charge collection efficiencies and energy resolutions.
-
Spectroscopy amplifier
428
Ortec
Used for evaluating charge collection efficiencies and energy resolutions.
-
Multichannel analyzer
WE 7562
Yokogawa Analytical Systems Inc.
Used for evaluating charge collection efficiencies and energy resolutions.
-
Si semiconductor detector
CU-100-500
Ortec
Used for comparison in deriving the charge collection efficiency.
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