高纯锗（Ge）单晶应用在探测器中

        高纯度锗单晶是检测MeV或更高范围内的光子（一直到硬X射线范围）的首选材料。锗探测器主要用于核物理中的伽马光谱，以及x射线光谱。锗可以具有几厘米的耗尽的敏感厚度，因此可以用作高达几MeV的伽马射线的全吸收探测器。这些探测器也称为高纯度锗（HPGe）探测器或超纯锗探测器。可供锗单晶材料用于制备探测器，列出如下参数以供参考：

1. 高纯度单晶锗材料参数

2. 高纯锗作为探测器材料的重要性

        自20世纪70年代以来，光子探测器（γ和X）一直由高纯度锗开发。高纯锗之所以能作为高分辨率γ和X射线探测器材料使用这么长时间，主要是因为它含有非常低浓度的电活性缺陷，可能低于10⁹ cm^-3。在化合物半导体中很难达到这样的价值。

        此外，带隙是探测器中的一个重要参数，因为它与形成电子-空穴对所需的能量有关。与硅探测器相比，锗在辐射探测方面比硅高效得多，因为它的原子序数远高于硅，并且产生电子-空穴对所需的平均能量较低（见：表1）。由于其较高的原子序数，Ge具有更大的线性衰减系数，这导致较短的平均自由程。

        由于半导体材料充当辐射吸收体，较高的原子序数和密度提高了伽马射线的检测效率。硅探测器的厚度不能超过几毫米。但是，高纯锗可以具有厘米的耗尽的敏感厚度，因此可以用作高达几MeV的伽马射线的全吸收探测器。

3. 高纯锗探测器的工作原理

        高纯锗探测器须在非常低的液氮温度下工作，以实现最大效率，因为在室温下，热激发引起的噪声非常高。在反向偏压下，电场延伸穿过本征或耗尽区。当光子与探测器耗尽体积内的材料相互作用时，产生电荷载流子（空穴和电子），并被电场扫到P和N电极。该电荷与入射光子沉积在探测器中的能量成比例，由积分电荷敏感前置放大器转换为电压脉冲。

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