月基极紫外相机光子计数成像探测器Ge膜的空间质子辐照稳定性

光子计数成像探测器是月基极紫外相机等空间成像载荷的核心成像器件。Ge膜作为探测器的电荷感应层，在空间质子辐照环境下的稳定性直接影响系统的成像质量。采用Monte-Carlo法仿真了500 nm Ge膜被10、50和100 keV高能质子辐照后，Ge膜内部的质子浓度分布与空位缺陷分布。仿真结果表明，50 keV质子在Ge膜内部产生的空位缺陷对膜层内部损伤最大。对100、230、350和500 nm厚度Ge膜分别进行50 keV质子辐照实验，经方阻仪测试显示，越厚的薄膜辐照后方阻变化越大，500 nm比100 nm Ge膜方阻增加量高约500 MΩ/。通过原子力显微镜(AFM)表征发现，500 nm Ge膜辐照后出现膜层凸起与分离，均方根表面粗糙度由1.63 nm增至约10 nm。研究结果表明，在满足方阻要求的前提下，通过对Ge膜厚度的合理设计，可以有效减小高能质子辐照带来的损伤。