單極性電荷靈敏技術(shù)在碲鋅鎘探測器中的應用

傅楗強

(清華海峽研究院(廈門)，福建 廈門 361015)

0 引 言

碲鋅鎘是一種新型化合物半導體材料，平均原子序數(shù)為49.1，密度約為5.78 g/cm3。高原子序數(shù)和高密度保證了碲鋅鎘晶體對伽馬射線具有良好的阻擋本領，本征探測效率高。碲鋅鎘的禁帶寬度為1.57 eV，寬禁帶抑制了熱激發(fā)產(chǎn)生的電子-空穴對的數(shù)目，保證了晶體在室溫下具有很高的電阻率，電阻率可達1010Ω/cm。由碲鋅鎘制成的探測器暗電流小，這一特性使得碲鋅鎘探測器無須通過冷卻來降低暗電流，可以在室溫下工作。碲鋅鎘中生成一對電子-空穴所需的能量為4.6 eV，使得碲鋅鎘探測器具有很高的本征能量分辨，能量分辨大大優(yōu)于閃爍體探測器。

核輻射探測中常見的半導體材料性質(zhì)對比如表1[1]所示。相較于需要低溫冷卻運行、且原子序數(shù)較低的硅探測器和高純鍺探測器，碲鋅鎘探測器可以在室溫運行，且在探測效率和便攜性方面具有巨大的優(yōu)勢。相比于碘化汞(HgI2)和碲化鎘(CdTe)等其他室溫半導體材料，碲鋅鎘材料較為穩(wěn)定、電子遷移率和壽命之積(μeτe值)較高、且不存在極化效應，這些優(yōu)勢令其成為目前室溫半導體中最具前景的輻射探測器材料[2]。

表1 不同半導體在25 ℃的物理性質(zhì)Table 1 Physical properties of semiconductors at T=25 ℃

碲鋅鎘探測器的性能主要取決于碲鋅鎘晶體的物理性能。晶體內(nèi)載流子輸運特性是決定探測器電荷收集效率和影響探測器能量分辨的關(guān)鍵因素。載流子遷移率和壽命主要取決于晶體的結(jié)晶質(zhì)量和雜質(zhì)濃度。目前，受限于生長工藝，碲鋅鎘晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻、存在能級缺陷，生長的晶體尺寸較小，載流子遷移率和壽命之積較小等因素仍然制約著探測器性能。

碲鋅鎘晶體表面鍍上金屬電極，即可制備成探測器。碲鋅鎘探測器的工作原理如圖1所示。在外加偏壓的作用下，探測器內(nèi)部形成電場。射線和碲鋅鎘晶體作用沉積能量，晶體內(nèi)部電離產(chǎn)生電子-空穴對，且數(shù)量和入射射線的能量成正比。在外加偏壓所形成的電場作用下，電子朝陽極運動，空穴朝陰極運動；電子和空穴的運動在電極上產(chǎn)生感應電流，所形成的感應電流脈沖經(jīng)電荷靈敏前置放大器轉(zhuǎn)化為電壓脈沖，前置放大器輸出信號經(jīng)整形放大器進一步整形放大，得到更高信噪比的脈沖信號，最后由多道分析儀、數(shù)據(jù)采集卡等儀器產(chǎn)生入射射線的能譜和圖像等信息[3]。

圖1 碲鋅鎘探測器的工作原理Fig.1 The working principle of CdZnTe detector

近年來碲鋅鎘晶體制備技術(shù)不斷提高，eV、Redlen、迪泰克等公司在晶體生長上均取得重大突破，已能生產(chǎn)厚度15 mm以上的商用晶體。同時，通過對探測器電極結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計，及低噪聲電子學和信號處理技術(shù)的使用，碲鋅鎘探測器的性能得到了極大的提升，使其成為極具競爭力的輻射探測技術(shù)。如圖2所示，碲鋅鎘探測器已被應用于國土安全、醫(yī)學成像、工業(yè)應用和科研前沿等領域。

圖2 碲鋅鎘探測器及其應用Fig.2 The CdZnTe detectors and their applications

1 單極性電荷靈敏技術(shù)的發(fā)展

1.1 碲鋅鎘探測器的能量分辨

輻射探測器的本征能量分辨取決于材料的電離能。氣體中生成一對電子-離子對約需30 eV能量；閃爍體中產(chǎn)生一個光電子約需300 eV能量(以NaI為例)；半導體中產(chǎn)生一對載流子需要的能量約為3～5 eV。相同能量沉積下，半導體中生成的載流子數(shù)目較氣體和閃爍體要大很多，相對統(tǒng)計漲落??；且半導體中生成的載流子數(shù)目統(tǒng)計漲落符合法諾分布，進一步減小了載流子的固有統(tǒng)計漲落。因此半導體探測器具有很高的本征能量分辨率。

碲鋅鎘為半導體，其產(chǎn)生一對載流子需要的能量為4.6 eV，法諾因子為0.089。碲鋅鎘探測器對662 keV能量的理論能量分辨極限為0.20%。本文后續(xù)所提及的能量分辨均指對662 keV伽馬射線的測量結(jié)果，且用全能峰的半高寬(full width at half maximum，縮寫為FWHM)與全能峰能量之比表示。

實際應用中，半導體探測器能量分辨的主要影響因素有：

1)載流子統(tǒng)計漲落。這一因素對能量分辨率的影響是無法消除的，它決定了探測器的本征能量分辨。

2)探測器和電子學系統(tǒng)的噪聲。探測器的噪聲主要是由漏電流漲落造成的；電子學系統(tǒng)的噪聲主要是電荷靈敏前置放大器、主放大器等的噪聲。

3)電荷收集效率差異引入的能量展寬。載流子輸運過程中發(fā)生俘獲，導致電荷收集不完全，造成電荷收集效率的差異。這一項與電極結(jié)構(gòu)設計、讀出電子學方法密切相關(guān)。探測器的實際能量分辨可表達為：

(1)

電荷收集效率差異引入的能量展寬是目前制約碲鋅鎘探測器能量分辨的最大因素，導致碲鋅鎘探測器能量分辨惡化的根本原因是探測器內(nèi)部不同位置的電荷收集效率差異。究其本質(zhì)在于碲鋅鎘晶體內(nèi)載流子的μτ值(遷移率-壽命之積)。從表1中可見，碲鋅鎘晶體電子與空穴的μτ值相差約2個量級，因此在電荷收集過程中空穴俘獲現(xiàn)象十分明顯。

實際測量中，傳統(tǒng)平板電極結(jié)構(gòu)的碲鋅鎘探測器輸出信號幅度隨射線作用深度而改變，極大地限制了探測器性能。平板探測器僅對低能射線具有較好的能量分辨，對中高能射線(如662 keV)的能量分辨急劇惡化。為了從理論上分析計算不同電極結(jié)構(gòu)下的電荷收集效率，下面先介紹用于計算感應信號的Shockley-Ramo定理。

1.2 Shockley-Ramo定理

(2)

定理可等效地表述為，電極上累積的電荷量正比于電荷q從起始點a運動到終止點b的這一過程中權(quán)重電勢φ的變化量。

(3)

需要說明的是，權(quán)重電勢(電場)為虛擬的電勢(電場)，是用來計算感應信號的一種工具。權(quán)重電勢沒有單位，權(quán)重電場的單位是m-1。與真實電場、真實電勢不同，權(quán)重電場和權(quán)重電勢與探測器所加的外部偏壓無關(guān)，僅與探測器的電極結(jié)構(gòu)有關(guān)。對于一個特定的電極結(jié)構(gòu)，讀出電極的權(quán)重電勢(電場)計算基于以下三點假設：

1)選定的電極的電勢設為1；

2)其他電極的電勢全部置為0；

3)忽略空間電荷。

1.3 平板電極結(jié)構(gòu)的局限

對于傳統(tǒng)平板電極探測器，信號通常從陽極讀出。根據(jù)Shockley-Ramo定理，將陽極電勢設為1，且將陰極電勢設為0，由此計算出的權(quán)重電勢分布滿足一個線性函數(shù)，如圖3(b)所示。

后文的敘述中為了描述的簡潔性，統(tǒng)一設探測器的厚度為1，伽馬射線作用的相對深度為z。若忽略探測器中的載流子俘獲現(xiàn)象(如體積較小的高純鍺探測器)，空穴從深度z漂移到0，電子從深度z漂移到1的過程中(見圖3(b))，陽極上的感應電荷為：

圖3 平板電極探測器Fig.3 The illustration of a detector using planar electrodes

Qinduced=Qinduced,electron+Qinduced,hole=Ne0(1-z)-

Ne0(0-z)=Ne0

(4)

其中，N為電子-空穴對數(shù)目，e0為單位電子電量。感應電荷量與初始載流子電荷量之比定義為電荷收集效率(符號η)：

(5)

從式(4)可見感應信號的幅度正比于電子-空穴對的數(shù)目N，即與沉積能量成正比，與作用深度z無關(guān)。此時，電荷收集效率恒為1，對于固定的能量沉積，探測器的輸出幅度理論上為一個常數(shù)，能量展寬只由載流子統(tǒng)計漲落和電子學噪聲貢獻。

實際的碲鋅鎘探測器中載流子存在俘獲現(xiàn)象，感應電荷量滿足著名的Hecht公式：

Qinduced=Qinduced,electron+Qinduced,hole=

(6)

其中E為電場強度，μ、τ分別為載流子遷移率和壽命。碲鋅鎘中電子的μeτe值遠大于空穴的μhτh值。若假設電子不俘獲，空穴完全俘獲，則空穴對信號貢獻為0，此時陽極的感應信號全部由電子貢獻：

Qinduced=Qinduced,electron=Ne0(1-z)

(7)

顯然，感應電荷量與作用深度z有關(guān)，不同作用深度的電荷收集效率為：

(8)

從式(7)可見相同能量沉積下，探測器輸出信號幅度隨射線作用深度而改變，由此引入的能量展寬為電荷收集效率差異貢獻。由于空穴俘獲引起電荷收集效率的損失，而不同深度的損失率存在差異，最終導致能譜的全能峰嚴重不對稱。實測能譜中全能峰靠近低能區(qū)域有一個“尾巴”，稱之為低能尾現(xiàn)象(見圖4)，極大地限制了平板探測器的性能。

圖4 平板碲鋅鎘探測器能譜及低能尾現(xiàn)象Fig.4 The spectrum and low-energy tail of CdZnTe detector using planar electrodes

1.4 提高能量分辨的方法

由于碲鋅鎘晶體中空穴的μhτh值比電子μeτe值低約2個數(shù)量級。空穴俘獲引起電荷收集不完全，導致探測器的能量分辨率急劇惡化。為提升碲鋅鎘探測器的性能，從材料學科角度而言需改進碲鋅鎘晶體的生長方式，提升載流子的μτ值和晶體的均勻性。

從輻射探測學科的角度，則需設計特殊的讀出電極結(jié)構(gòu)和讀出電子學方法來消除載流子俘獲引起的電荷收集效率差異，使碲鋅鎘探測器的能量分辨盡可能地接近其本征能量分辨。

近二十余年碲鋅鎘探測器領域發(fā)展了許多特殊讀出電極結(jié)構(gòu)和讀出電子學方法。讀出電極結(jié)構(gòu)大多采用了單極性電荷靈敏的設計思想；讀出電子學方法多數(shù)是基于位置靈敏和能量校正的原理而設計的。

根據(jù)Shockley-Ramo定理，讀出電極上的感應電荷與電極的權(quán)重電勢分布有關(guān)。為提高碲鋅鎘探測器的能量分辨率，可通過優(yōu)化探測器內(nèi)的權(quán)重電勢分布，使得感應信號主要取決于電子的收集，以此減少空穴收集不完全的影響?；谶@一思想發(fā)展了單極性電荷靈敏技術(shù)，并發(fā)明了許多電極結(jié)構(gòu)。

除了通過設計特殊的讀出電極結(jié)構(gòu)優(yōu)化權(quán)重電勢，還可以通過讀出電子學方法來修正和補償空穴俘獲的影響[5]。如針對脈沖上升時間甄別技術(shù)(rise time discriminator,RTD)；同時收集陽極和陰極信號，采用雙參數(shù)算法(bi-parametric,BP)；波形分析法(pulse shape analysis,PSA)；三維位置靈敏校正法(3D position sensitive and correction)等。

1.5 單極性電荷靈敏技術(shù)

碲鋅鎘晶體中電子的μeτe值遠大于空穴的μhτh值，對于平板探測器，電子幾乎完全被收集，而空穴則大多數(shù)未被收集。低能尾現(xiàn)象主要是由于空穴俘獲引起的。

為克服碲鋅鎘晶體中空穴俘獲的不良影響，科研人員發(fā)展出了單極性電荷靈敏技術(shù)[4]，使探測器輸出信號主要取決于電子的收集，而不依賴于空穴的收集。單極性電極結(jié)構(gòu)的共同特征是：陽極的權(quán)重電勢在遠離陽極的區(qū)域非常低，接近于0；而在陽極周圍的小區(qū)域內(nèi)，權(quán)重電勢迅速增大到1，如圖5所示。基于這一技術(shù)原理，科研人員發(fā)明了許多特殊的讀出電極結(jié)構(gòu)，后文中統(tǒng)稱為單極性電極結(jié)構(gòu)。

圖5 單極性電極結(jié)構(gòu)的陽極權(quán)重電勢分布Fig.5 The weighting potential of the anode using single polarity charge sensing technique

在單極性電極探測器中，在遠離陽極的深度為z處的權(quán)重電勢φ(z)≈0，根據(jù)Shockley-Ramo定理，對于發(fā)生在此處的反應，陽極的感應電荷為：

Qinduced=Qinduced,electron+Qinduced,hole=Ne0[1-

φ(z)]-Ne0[0-φ(z)]≈Ne0

whenφ(z)≈0

(9)

從式(9)可見空穴對感應信號的貢獻非常小，可以忽略不計，因此探測器輸出信號與作用深度無關(guān)，電荷收集效率約等于1。單極性電極結(jié)構(gòu)有效地克服了空穴俘獲對探測器性能的影響。以上是單極性電極的基本原理，實際的碲鋅鎘探測器中，不僅空穴俘獲嚴重，電子也存在一定的俘獲，電極設計中通過對電極尺寸、偏壓等參數(shù)優(yōu)化，對電子俘獲進行補償，進一步提升能量分辨。運用單極性電極結(jié)構(gòu)的碲鋅鎘探測器性能有了顯著的提升，極大地拓展了碲鋅鎘探測器的運用。

2 典型的單極性電極結(jié)構(gòu)

本節(jié)介紹了碲鋅鎘探測器中典型的單極性電極結(jié)構(gòu)，重點闡述各讀出電極結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)方式和性能特點。

2.1 弗里希柵電極

弗里希柵(Frisch Grid)最早被弗里希用在氣體探測器中，用于克服離子漂移慢引起的信號損失。碲鋅鎘探測器中借鑒該思想，優(yōu)化發(fā)展了弗里希柵電極結(jié)構(gòu)[6]。如圖6(b)所示，引入的弗里希柵電極改變了陽極權(quán)重電勢的分布，陽極的權(quán)重電勢在陰極和柵極之間約為0，從柵極至陽極之間則線性增長至1。這種權(quán)重電勢分布意味著載流子在陰極和柵極之間的運動不會在陽極上引起感應電荷(包括了電子、空穴引起的信號)；只有穿過柵極的電子才會對陽極信號產(chǎn)生貢獻。因此，陽極輸出信號的幅度正比于被收集的電子數(shù)目，空穴運動引起的感應信號被消除了。

美國布魯克海文國家實驗室(Brookhaven National Laboratory，簡稱BNL)對弗里希柵電極進行大量、深入地研究，其典型電極結(jié)構(gòu)見圖6(a)，碲鋅鎘晶體尺寸采用6 mm×6 mm×15 mm柱狀，在靠近陽極的四面設有5 mm寬的4個弗里希柵電極。若采用單通道電子學模擬讀出陽極信號幅度，弗里希柵探測器的能量分辨率約為2.0%[7]。通過數(shù)字化波形采樣讀出陰極、陽極和4個弗里希柵極共6路的波形信息，并運用波形分析技術(shù)，探測器可實現(xiàn)位置靈敏并達到接近1.0%的能量分辨率[8]。

圖6 弗里希柵電極探測器Fig.6 The illustration of Frisch grid detector

2.2 共面柵電極

共面柵(Coplanar Grid)電極結(jié)構(gòu)利用相對簡單的讀出電子學，有效地提高碲鋅鎘探測器的能量分辨，是單極性電極結(jié)構(gòu)中的經(jīng)典案例。共面柵電極結(jié)構(gòu)于1994年由P.N.Luke[9]發(fā)明，如圖7(a)所示。在陽極，平行的條狀電極代替了單個陽極，這些條狀電極交替連接在一起，形成兩組相互交叉的柵極結(jié)構(gòu)，分別稱為收集極和非收集極。兩組柵極間施加一定的電壓差，以保證電子只被收集極收集。在讀出電子學上利用減法電路將收集極信號減去非收集極信號，得到凈輸出信號。

圖7(b)繪制了收集極、非收集極沿著垂直于電極表面且與其中一條收集電極中心相交叉的直線的權(quán)重電勢分布。收集電極與非收集電極的權(quán)重電勢分布分別為φ2和φ3，凈輸出信號對應的權(quán)重電勢為φ2-φ3。假設電子不俘獲，則射線的作用深度z≤1-P時，凈輸出信號為：

圖7 共面柵電極探測器Fig.7 The illustration of coplanar grid detector

Qcoplanar=Q2-Q3=Ne0((φ2(1)-φ2(z))-

(φ3(1)-φ3(z)))=Ne0

(10)

從式(10)可見，凈輸出信號的幅度與射線的作用深度無關(guān)且正比于沉積能量的大小。實際探測器中，電子也存在俘獲現(xiàn)象。為了補償電子俘獲，P.N.Luke提出在減法電路中對非收集極施加小于1的增益G，這種情況下凈輸出信號對應的權(quán)重電勢為φ2-G×φ3。通過對增益G微調(diào)，進一步優(yōu)化權(quán)重電勢的分布，從而實現(xiàn)對電子俘獲的補償，提高探測器能量分辨能力[10]。

美國加州大學伯克利分校對共面柵電極探測器進行了細致的研究，針對10 mm×10 mm×10 mm的晶體精心設計共面柵電極結(jié)構(gòu)及專用讀出電子學芯片，對50個探測器均取得了小于2.0%的能量分辨[11]。若讀出電路上同時讀出陰極信號并開展深度靈敏和校正，能量分辨率可達1.26%。

2.3 漂移條狀電極

丹麥C.Budtz-J?rgensen提出了漂移條狀電極結(jié)構(gòu)，如圖8所示。探測器陽極被切割為一組平行的條狀電極。每組電極由若干個漂移電極和1個陽極構(gòu)成。通過分壓電路為每個漂移條狀電極提供分壓，漂移條狀電極的偏置方式使電子向陽極條移動。同時，這些條狀電極對陽極形成靜電屏蔽作用，陽極的權(quán)重電勢在遠離陽極處幾乎為零，從而降低對空穴的敏感性。針對20 mm×20 mm×4.7 mm的晶體，在合適的偏壓下，探測器取得了1.6%的能量分辨[12]。

圖8 漂移條狀電極結(jié)構(gòu)示意圖Fig.8 The schematic of CdZnTe drift detector

2.4 準半球電極

美國eV公司于1999年發(fā)明了CAPture電極結(jié)構(gòu)，在平板電極的基礎上將陰極適當?shù)匕w側(cè)面(見圖9(a))。該電極結(jié)構(gòu)簡單易制備，對于5 mm×5 mm×5 mm晶體，陰極包裹高度為2 mm的情況下，探測器可實現(xiàn)約2.0%的能量分辨。但CAPture探測器中低能尾現(xiàn)象較為嚴重，限制了其應用。

在CAPture結(jié)構(gòu)的基礎上，eV公司于2005年發(fā)明準半球(hemi-spherical，又稱為CAPture Plus)電極結(jié)構(gòu)[13]。該結(jié)構(gòu)適用于半立方體晶體，運用了點電極的思想來實現(xiàn)單極性電荷靈敏，權(quán)重電勢如圖9(c)所示。西北工業(yè)大學用10 mm×10 mm×5 mm晶體制成的探測器實現(xiàn)了約1.17%的能量分辨[14]。

圖9 CAPture電極和準半球電極探測器Fig.9 The illustration of CAPture and hemi-spherical detectors

2.5 像素電極

二維成像探測器中廣泛運用像素電極結(jié)構(gòu)。科研人員發(fā)現(xiàn)，碲鋅鎘探測器單個像素電極的伽馬射線能量分辨率相比于傳統(tǒng)平板電極探測器有了顯著提高?？蒲腥藛T意識到像素電極讀出是單極性電荷靈敏技術(shù)的另一種實現(xiàn)形式，這種現(xiàn)象被稱為“小像素效應”(small pixel effect)[15]。一個像素電極沿著其中心法線的權(quán)重電勢分布如圖10(b)所示。像素電極尺寸與探測器厚度之比越小，在(0≤z≤1-P)權(quán)重電勢的增長就越小，小像素效益越明顯。對于特定的電極尺寸，通過施加特定偏壓，使得電子在區(qū)域(0≤z≤1-P)中的俘獲可以得到最優(yōu)補償，從而得到最佳的能量分辨。

圖10 像素電極探測器Fig.10 The illustration of pixel detector

為了進一步提升探測器能量分辨，美國密歇根大學的Z.He課題組[4]提出了三維位置靈敏碲鋅鎘探測器(3D position sensitive CdZnTe detector，簡稱3D CZT探測器)的概念。通過獲取作用深度信息，將整塊晶體在三維空間虛擬地切割為若干個體元(voxel)，而后對每個體元的電荷收集效率進行刻度和校正，從而消除載流子俘獲、材料不均勻等帶來的電荷收集效率差異[16]。目前針對20 mm×20 mm×15 mm的晶體，采用數(shù)字化波形采樣專用讀出電子學芯片，開展三維位置校正，整個晶體的能量分辨率為0.56%，單個像素事例的分辨率高達0.39%，已接近高純鍺探測器的能量分辨[17]。

2.6 線電極

同方威視L.Zhang等人[18]提出了線電極結(jié)構(gòu)，如圖11所示，通過減小線電極寬度，線電極(陽極)的權(quán)重電勢在探測器大部分的靈敏體積內(nèi)值都接近于0，在靠近線電極(陽極)的小區(qū)域內(nèi)迅速增長為1。因此，陽極信號主要由電子的運動貢獻，線電極結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了單極性電荷靈敏。針對10 mm×10 mm×10 mm的晶體，制成的樣機在實驗中取得了2.0%的能量分辨。但實測的能譜存在高能尾現(xiàn)象，影響了其性能。

圖11 線電極結(jié)構(gòu)探測器Fig.11 The illustration of the line anode detector

2.7 場增強線電極

清華大學Y.L.Li課題組[19]對碲鋅鎘探測器內(nèi)部載流子輸運及感應電荷收集過程建立了物理模型與模擬軟件，并在此基礎上開展電極結(jié)構(gòu)設計。該課題組對線電極結(jié)構(gòu)進行提升改進，核心思想為：將側(cè)面陰極切割為若干條狀電極，并施加階梯電壓，以此來改善探測器內(nèi)部的電場分布。改進后的電極結(jié)構(gòu)示意圖見圖12。通過合理地設置側(cè)面條狀電極的偏壓值，探測器內(nèi)部電場分布均勻化，且平均電場強度得到增強，因此命名為場增強線電極。

圖12 場增強線電極探測器Fig.12 The illustration of the strengthened electric field line anode detector

根據(jù)優(yōu)化的電極方案，課題組制備了場增強線電極探測器。對137Cs源的實測能譜取得了1.5%的能量分辨。課題組進一步對場增強線電極探測器開展深度校正的理論和實驗研究，校正后的能量分辨率理論上優(yōu)于1.2%[20]。

3 結(jié) 論

碲鋅鎘探測器的研究工作已開展近三十年，由于碲鋅鎘晶體中空穴的μhτh值較小，為克服碲鋅鎘晶體中空穴俘獲的不良影響，研究過程中發(fā)展了單極性電荷靈敏等關(guān)鍵技術(shù)，在讀出電極結(jié)構(gòu)上取得了大量成果。表2匯總了典型的單極性電極結(jié)構(gòu)，統(tǒng)計了他們所用晶體尺寸以及最新的性能指標。典型的單極性電極碲鋅鎘探測器能量分辨優(yōu)于2.0%。結(jié)合特殊讀出電子學方法，多數(shù)電極結(jié)構(gòu)可以取得接近1.0%的能量分辨。其中數(shù)字化波形采樣讀出并開展校正的像素探測器整體能量分辨已達到0.56%，單像素能量分辨高達0.39%，已接近高純鍺探測器的能量分辨。

表2 單極性電極結(jié)構(gòu)匯總Table 2 Summary of the single polarity charge sensing electrodes

雖然基于單極性電荷靈敏技術(shù)的一系列特殊電極結(jié)構(gòu)的設計和相應的讀出電子學方法可以有效提高碲鋅鎘探測器的能量分辨。但晶體的載流子輸運特性仍然是制約碲鋅鎘探測器性能的主要因素。未來隨著高品質(zhì)碲鋅鎘晶體制備工藝的不斷提高，晶體質(zhì)量和尺寸得到持續(xù)改進和突破，加之配套低噪聲電子學芯片、讀出電子學方法的發(fā)展，碲鋅鎘探測器必將在更廣泛的領域得到應用。