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Phonon-mediated quantum efficiency measurement in semiconductors

电离 声子 物理 半导体 半导体探测器 量子效率 原子物理学 探测器 凝聚态物理 光电子学 光学 量子力学 离子
作者
W. Baker,N. Mirabolfathi
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:124 (21)
标识
DOI:10.1063/5.0203833
摘要

Accurate quantum efficiency measurement not only provides crucial information for the photovoltaic cell industry but also supports experiments aimed at directly detecting dark matter and elastic neutrino interactions. The dark matter direct searches paradigm has recently expanded to include particles with masses below 1,MeV/c2, where the expected signal in an electron–recoil interaction is approximately in the eV range, just above the energy gap for silicon and germanium. A robust calibration method for ionization signals in this lower energy region is essential. This paper presents a method for measuring quantum efficiency and yield (q/E) in semiconductors using phonon-mediated calorimetry. The Neganov–Trofimov–Luke phonon amplification method in low-temperature semiconductor crystals has been employed to indirectly measure ionization down to single-electron accuracy. Specifically, at zero bias, the phonon readout directly quantifies the total energy deposited within the detector, independent of the ionization yield. This eliminates a significant source of systematic uncertainty in quantum efficiency estimates associated with total energy uncertainty. The paper includes results from an updated ionization efficiency measurement in a germanium detector.

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