p형 ICPC 검출기 제작 및 특성 분석

이 연구는 순수 게르마늄(HPGe) 기반의 p형 역동축 점접촉(ICPC) 검출기(SAP16, SAP17) 두 대의 제작 및 특성 분석 결과를 보고한다. 이 검출기들은 약 3 × 10^10 cm^-3의 순수 불순물 농도를 가진 USD 성장 결정으로 제작되었다. 특히, ICPC 검출기에 처음으로 적용된 얇은 비정질 게르마늄(a-Ge) 이중 차단 접점을 사용하여 양극성 전하 차단 기능을 제공하면서도 불감층 두께를 최소화했다. 76 K에서의 전기적 테스트 결과, 피코암페어 수준의 누설 전류와 서브-pF 수준의 정전 용량을 보이며 안정적인 작동을 확인했다. SAP17은 최대 500 V 바이어스에서 약 4.62 pA의 누설 전류를 보였고, 400 V에서 약 0.503 pF의 정전 용량으로 안정적으로 작동했다. SAP16은 59.5 keV에서 2.42%, 662 keV에서 0.36%의 우수한 에너지 분해능을 달성했다. 241 Am 및 137 Cs 감마선 분광법 측정 결과, 미미한 기하학적 차이가 공핍 거동 및 전하 수집 균일성에 측정 가능한 변화를 유발하며, 이는 정전기 모델링과 일치한다. 각도 반응 측정에서는 59.5 keV에서 뚜렷한 방향 민감도가 나타났으나, 662 keV에서는 측정 범위 내에서 본질적으로 등방성 반응을 보였다. 이 결과는 ICPC HPGe 검출기에 얇은 a-Ge 이중 차단 접점의 유효성을 입증하며, 누설 전류, 공핍, 에너지 분해능 간의 기하학적 요인에 따른 상충 관계를 강조한다. 이는 저배경 및 낮은 문턱값 응용 분야에 중요한 시사점을 제공한다.