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Viele Charakterisierungs- und Analytikgeräte – allen voran Rasterelektronenmikroskope - nutzen Elektronendetektoren für die Untersuchung von Probenoberflächen. Niederenergetische Elektronen (< 1keV) enthalten dabei besonders wertvolle Informationen zur Textur und Beschaffenheit der obersten Atomlagen der Probe. Die effiziente Detektion solcher Elektronen stellt jedoch eine technische Herausforderung dar, da diese nur wenige Nanometer tief in das Detektorelement eindringen und vergleichsweise wenige detektierbare Interaktionen stattfinden.
Im Projekt eLGAD wurden darum spezielle Low-Gain Avalanche Detektoren (LGAD) für niedrige Elektronen-Energie bzw. Licht geringer Eindringtiefe entwickelt. Diese Art von Detektoren enthält direkt im Halbleiter eine Verstärkungszone, welche die geringen Grundsignale vervielfachen und so auch kleine Signale messbar machen. Die besondere Herausforderung besteht darin, diese Verstärkungszone sehr flach (wenige 10 Nanometer Tiefe) auszubilden. Hierzu wurden verschiedene Akzeptor-Dotanden (Bor, Aluminium, Gallium, Indium, Thallium) untersucht und hinsichtlich Aktivierung und Stabilität analysiert. Die prozessierten Detektoren wurden anschließend elektrisch charakterisiert. Dabei zeigten sich stabile Dunkelströme, eine deutliche Verbesserung durch Guardring-Designs sowie eine hohe Quanteneffizienz von bis zu 600 %. Besonders im niederenergetischen Bereich um 1 keV konnte eine Verstärkung bis zu einem Faktor von 21,5 erreicht werden. Das Projekt erzielte somit wesentliche Fortschritte in der Entwicklung oberflächensensitiver LGADs.