检测来检测由闪烁物质集成的较高能 量辐射。通过从阻隔薄膜涂布的集成FET传感器装置获得的电子签名的短范围低能量辐射 的相互作用，可应用晶体管来检测亚原子粒子（α、β、低能量中子和其它）。
[0050] 高能量核福射如γ射线、中子和其它带电粒子与特定闪烁物质的相互作用产生 在电磁光谱的可见和近紫外区中的窄带宽光子。从这些闪烁物质发射的光子可被集成的完 全耗尽的场效应装置吸收，通过陷阱耦合的光致激发产生在完全耗尽的半导体区域中的自 由电荷，其转而可通过反转沟道调制在场效应指数耦合的换能器（电容或晶体管）被精确 检测到。阈值电压的小变化导致耗尽偏置装置中反转电流的数量级变化。因此，反转电流 响应可用于检测由核辐射相互作用造成的陷阱辅助的电荷生成。在核辐射检测应用中，预 期阈值电压变化是由于指数型电荷耦合并且也是由于自由载流子生成（功函数耦合）。预 期陷阱耦合的电荷生成（电荷传导）和自由载流子生成（载流子涌现）导致指数型反转电 流响应，后者是瞬时响应。核辐射（γ、中子和其它带电粒子）与半导体材料（HPGe)和某些 闪烁材料（在装置顶部涂布的2微米厚的硼膜）的相互作用产生电子-空穴对，作为辐射 能散失到材料晶格的最终结果。可在完全耗尽的半导体内的受主/施主杂质陷阱上捕获所 产生的电子/空穴。该陷阱辅助的电荷捕获在膜中生成新的电荷和互补自由电荷载流子， 两者都导致如上所述的反转沟道电导中的指数型耦合的场效应响应。
[0051] 陷阱辅助的光子吸收：一般在场效应传感器装置并且具体在FDEC传感器中，通过 界面、体和杂质陷阱的光子吸收和之后的检测可通过基于硅、AlGas、GaN、其它III-V族材 料或化合物半导体材料的传感器装置进行。预期纳米结构化的半导体表面，如纳米孔、纳米 光栅和纳米柱增加入射辐射的相互作用界面，而不是辅助束（粒子）准直，导致增加的陷阱 辅助的吸收特性。通过整合上述FET传感器装置和具有不同表面纳米结构和厚度（金属、 半导体和绝缘体，以及夹心结构的组合）不同的阻隔膜的阻隔辅助的短范围辐射吸收可应 用于来自陷阱辅助的分散能量和由于与弱核辐射的相互作用的二次辐射的特定和组合电 子签名。通过集成闪烁物质，可使用场效应传感器装置来检测高能量辐射如γ/Χ射线、中 子等的电子签名。针对经准直优化的二次辐射、粒子发射的检测的新型纳米和微米结构将 增加传感器灵敏度。
[0052] 再次参考图1，传感器系统102可包括传感器阵列，如阵列100。传感器系统102 还可包括其它电路特征以传感、接力、储存、加工并显示来自阵列中传感器装置的信息，包 括信息分析、数据相关性、推荐值计算和决定。在示例性实施方式中，使用VLSI晶体管开关 控制的平行的纵横交错的地址线结构对传感器系统中的传感器装置进行寻址，与存储装置 和计算机微处理器相似。寻址结构可包括叠层、片段、寻呼单元、寄存器、内核、框，其可以巢 式寻址格式进行寻址。传感器系统可包含选自以下的一个或多个的电路元件，但不限于A/ D转换器、继电器、开关、放大器、比较器、差分电路、源单元、感测电路、逻辑电路、微处理器、 存储器、FPGA、模拟和数字处理电路等。在图1所示的实施例中，电路元件104包括A/D转 换器106、感测逻辑电路108、放大器110、信号加工装置112、FPGA114、继电器和开关116、 微芯片处理器118、存储器120和数据总线122。
[0053] 传感器系统102或阵列100可包括在一个或多个传感器节点周围形成的传感器孔 126作为分离的微米或纳米孔用于转移、分离和含有流体物质，或用于从阻止传感器功能的 环境或噪音或杂质中筛选传感器装置。
[0054] 现在转向图2,显示了适用于传感器装置（例如，阵列100的传感器装置1-4)的装 置200。传感器装置200包括可以是或用作基板的基底202,作用为栅绝缘体的绝缘层204， 作用为半导体沟道的沟道区206和作用为绝缘体的介电层208。装置200也可包含敏感金 属层210。
[0055] 在传感器200运行期间，基底202起栅极的作用。基底202可由各种合适的材料形 成。示例包括但不限于金属和金属氮化物，如Ge、Mg、Al、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、 Zn、Ga、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、TaTi、Ru、HfN、TiN等、 金属合金、半导体如IV族（例如，硅）III-IV族（例如，砷化镓）和II-VI族（例如，硒化 锦）、金属-半导体合金、半金属、或用作M0SFET栅极的各种有机或无机材料。
[0056] 基底202的厚度可根据材料和应用而不同。实施例之一，基底202是绝缘体上硅 (SOI)晶片中的硅基板。另一实施例中，基底202是柔性基板，例如有机材料，如并五苯。
[0057] 绝缘层204在传感器200运行期间起栅极绝缘体或栅极电介质的作用。层204可 由各种合适的材料形成，如各种合适的有机或无机绝缘材料。示例包括但不限于：二氧化 娃、氮化娃、氧化铪、氧化铝、氧化镁、氧化错、娃酸错、氧化妈、氧化钽、氧化镧、氧化钛、氧化 钇、氮化钛等。适合层204的材料例子之一是SOI晶片中包埋的氧化物层。层204的厚度 可根据材料和应用而不同。作为一个具体例，层204是厚度为约lnm至200微米的氧化硅； 其它情况下，层204可以是1mm或更厚。
[0058] 沟道区206可由多种材料形成，如晶体或无定形无机半导体材料，如一般M0S技 术中使用的那些。示例包括但不限于：单质半导体，如硅、锗、金刚石、锡；化合物半导体如 氮化硅、硅锗、金刚石、石墨；二元材料例如锑化铝（AlSb)、砷化铝（AlAs)、氮化铝（A1N)、 磷化铝（A1P)、氮化硼（BN)、磷化硼（BP)、砷化硼（BAs)、锑化镓（GaSb)、砷化镓（GaAs)、氮 化镓（GaN)、磷化镓（GaP)、锑化铟（InSb)、砷化铟（InAs)、氮化铟（InN)、磷化铟（InP)、硒 化镉（CdSe)、硫化镉（CdS)、碲化镉（CdTe)、氧化锌（ZnO)、硒化锌（ZnSe)、硫化锌（ZnS)、 碲化锌（ZnTe)、氯化亚铜（CuCl)、硒化铅（PbSe)、硫化铅（PbS)、碲化铅（PbTe)、硫化锡 (SnS)、碲化锡（SnTe)、碲化铋（Bi2Te3)、磷化镉（Cd3P2)、砷化镉（Cd3As2)、锑化镉（Cd3Sb2)、 磷化锌（Zn3P2)、砷化锌（Zn3As2)、锑化锌（Zn3Sb2)，其它二元材料，例如碘化铅（II) (Pbl2)、 二硫化钼（MoS2)、硒化镓（GaSe)、硫化锡（SnS)、硫化铋（Bi2S3)、硅化铂（PtSi)、碘化铋 (III) (Bil3)、碘化汞（II) (Hgl2)、溴化铊（I) (TIBr)，半导体氧化物，例如氧化锌、二氧化钛 (Ti02)、氧化亚铜（I) (Cu20)、氧化铜（II) (CuO)、二氧化铀（U02)、三氧化铀（U03)，6」A 材料或三元材料，例如错砷化镓（AlGaAs，AlxGal-xAs)、铟镓砷（InGaAs，InxGal-xAs)、 铝砷化铟（AlInAs)、铝锑化铟（AllnSb)、镓氮化砷（GaAsN)、砷化镓磷（GaAsP)、铝氮化镓 (AlGaN)、铝磷化镓（AlGaP)、铟氮化镓（InGaN)、铟锑化砷（InAsSb)、铟锑化镓（InGaSb)、 镉碲化锌（CdZnTe，CZT)、碲镉汞（HgCdTe)、碲锌汞（HgZnTe)、汞硒化锌（HgZnSe)、铅锡 碲（PbSnTe)、碲化铊锡（Tl2SnTe5)、碲化铊锗（Tl2GeTe5)，以及四元材料，如磷化铝铟镓 (AlGalnP，InAlGaP，InGaAlP，AlInGaP)、磷化错砷嫁（AlGaAsP)、磷化砷嫁铟（InGaAsP)、 磷化铝砷铟（A1InAsP)、氮化铝砷镓（AlGaAsN)、氮化铟砷镓（InGaAsN)、氮化铟砷铝 (InAlAsN)、硒化铜铟镓（CIGS)，或五元材料，例如锑化铟氮镓砷（GalnNAsSb)等。
[0059] 沟道区206也可由有机半导体材料制成。这类材料的示例包括但不限于：聚乙炔、 聚吡咯、聚苯胺、红荧烯、酞菁、聚（3-己基噻吩）、聚（3-烷基噻吩）、α-ω-六噻吩、并五 苯、α-ω-二-己基-六嚷吩、α-ω-二己基-六嚷吩、聚（3-己基嚷吩）、双（二嚷吩并 噻吩）、α-ω-二己基-四噻吩、二己基-蒽二噻吩、η-癸五氟庚基甲基萘-1，4,5,8-四 駿酉爱二酉先亚胺（n-decapentafluoroheptylmethylnaphthalene-l，4, 5, 8-tetracarboxylic diimide)、α-ω-二己基-五噻吩、Ν,Ν'-辛基-3, 4, 9, 10-花四羧酸、CuPc、亚甲基富勒稀 (methanofullerene)、[6, 6]-苯基-C61- 丁酸甲酯（PCBM)、C60、3'，4' -二丁基 _5 - 5 双 (二氰基亚甲基）-5,5'-二氢-2,2'：5'，2"三噻吩（0〇11')、卩丁〇)1-〇5、？3!11'、聚（3,3"-二 烷基-三噻吩）、C60-稠合的N-甲基吡咯烷-间-C12苯基（C60MC12)、噻吩并[2, 3-b]噻 吩、卩￥1'、〇131\0卩!1-111'、0卩!10)-耵(：0、888、卩1'1'11^、？？7、0?1-^町0)1、卩8了2-聚[9,9'二辛基 芴-共-二噻吩]、MDM0-PPV-聚[2-甲氧基-5- (3, 7-二甲基辛氧基）]-1，4-亚苯基亚乙烯 基、P3HT-区域规则的聚[3-己基噻吩];PTAA、聚三芳基胺、PVT-聚-[2, 5-亚噻吩基亚乙烯 (thienylenevinylene)]、DH_5T-a,ω-二己基五噻吩、DH_6T-a,ω-二己基六噻吩、酿 菁、a-6Τ-α-六噻吩、NDI、萘二酰亚胺、F16CuPc-全氟铜酞菁、茈、PTCDA-3,4,9, 10-茈-四 羧酸二酐及其衍生物、PDI-N，Ν'-二甲基3, 4, 9,10-茈四羧酸二酰亚胺等。
[0060] 如上所述，本发明的多个实施方式中，沟道区206具有孔和/或某些结构以提高装 置灵敏度。
[0061] 适合介电层208的示例性材料包括起栅极介电材料作用的无机电介质材料。示例 包括但不限于，Si02、Si3N4、SiNx、A1203、AlOxLa203、Y203、Zr02、Ta205、Hf02、HfSi04、 HfOx、Ti02、TiOx、a-LaA103、SrTi03、Ta205、ZrSi04、BaO、CaO、MgO、SrO、BaTi03、Sc203、 Pr20