Ultrafast Waveguiding Quantum Dot Scintillation Detector
Ultrafast Waveguiding Quantum Dot Scintillation Detector
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超快波导量子点闪烁探测器
DOI：
10.1016/j.nima.2018.10.150
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发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Oktyabrsky, S.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Dropiewski, K.;Minns, A.;Yakimov, M.;Tokranov, V.;Murat, P.;Oktyabrsky, S.
高能带电粒子和光子的皮秒计时对于许多高能物理和医学应用来说是一个挑战。嵌入 GaAs 基质中的 InAs 量子点 (QD) 预计将具有无与伦比的闪烁特性。其优势来自于高效的能量转换，以及量子点中的快速电子捕获和辐射复合。我们提出了超快、高光子产率室温半导体闪烁体的设计考虑和演示。由于 GaAs 的高折射率，闪烁体以 20 μm 厚的平面波导的形式制造，并集成了 InGaAs 光电二极管。室温下 QD 发光效率约为 60%，模态衰减稳定在 1 cm−1。5.5 MeV α 粒子的闪烁响应显示出 280 ps 的极快衰减时间、11% 的收集效率和 60 ps 的时间分辨率。该数据证实了该闪烁探测器独特的潜在特性。
Picosecond timing of energetic charged particles and photons is a challenge for many high-energy physics and medical applications. InAs Quantum Dots (QDs) embedded in GaAs matrix are expected to have unsurpassed scintillation properties. The advantages come from highly efficient energy conversion, as well as from fast electron capture and radiative recombination in QDs. We present design considerations and demonstration of an ultrafast, high photon yield room-temperature semiconductor scintillator. Due to the high refractive index of GaAs, the scintillator is fabricated in the form of a 20 μ m thick planar waveguide with an integrated InGaAs photodiode. QD luminescence of about 60% efficiency at room temperature has been shown, and modal attenuation stabilized at 1 cm− 1. Scintillation responses from 5.5 MeV alpha particles show an extremely fast decay time of 280 ps, a collection efficiency of 11% and a time resolution of 60 ps. This data confirms the unique potential properties of this scintillation detector.
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