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Inhaltsverzeichnis - Prof. Dr. Norbert Wermes

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1.1. LADUNGSERZEUGUNG IN

1.1. LADUNGSERZEUGUNG IN EINEM HALBLEITERDETEKTOR 3Durchqueren des Absorbers ab, dieser Umstand wird durch das Lambert-Beersche-Gesetzbeschrieben:I(x) = I 0 · exp(−α · x). (1.4)Dabei wird α als Absorptionskoeffezient bezeichnet und hängt im wesentlichen von derPhotonenenergie sowie der Absorberdichte und -ordnungszahl ab.Im Gegensatz zu den Verhältnissen beim Photo-Effekt wird bei der Ionisation durch einAbbildung 1.2: a) Bragg-Kurve für α-Teilchen in Luft (1 bar); b) Anzahl der α-Teilchenin Abhängigkeit von der Eindringtiefe [Dem98]massives geladenes Teilchen die Energie kontinuierlich abgegeben. Dieser Energieverlusterfolgt durch Anregung oder Ionisation der Hüllenelektronen des Absorbermaterials. Dermittlere Energieübertrag dE/dx nimmt mit abnehmender Geschwindigkeit des Teilchens,d.h. mit zunehmender Tiefe im Absorbermaterial, bis zu einem Maximum zu (Abbildung1.2a)). In Abbildung 1.2b) sieht man, dass die Anzahl der Teilchen innerhalb einer sehrkurzen Distanz von der Ausgangsanzahl N 0 auf null absinkt. Im Vorgriff auf Abschnitt3.1 sei erwähnt, dass dieser Umstand α-Teilchen für die Charakterisierung der Ladungssammlungin Detektoren prädestiniert, da der Erzeugungsort der Ladungsträger sehr gutbekannt ist.Im Bändermodell kann man sich die bei der Ionisation entstehenden Effekte so vorstellen,dass ein Elektron vom Valenzband ins Leitungsband angeregt wird. Die zurückbleibendeLeerstelle im Valenzband hat die selbe Wirkung wie eine positive Ladung. Sie wird alsLoch bezeichnet (Abkürzung h + ). Die mittlere zur Anregung notwendige Energie wirdals Elektron-Loch-Paar-Erzeugungsenergie bezeichnet. Diese Energie ist größer als derAbstand zwischen Valenz- und Leitungsband, da ein Teil der notwendigen Energie in konkurrierendeEffekte wie zum Beispiel die Anregung von Phononen fließt.Es ist daher möglich, bei bekannter Elektron-Loch-Paar-Erzeugungsenergie aus der erzeugtenLadungsmenge auf die Energie des einfallenden Teilchens zu schließen. Als ungünstigkann sich aber erweisen, dass bei gleicher Photonenenergie die erzeugte Ladungaufgrund der unterschiedlichen Elektron-Loch-Paar-Erzeugungsenergien verschie-

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