آشکارساز نیم‌رسانا
انواع آشکارسازها > آشکارسازهای ژرمانیوم

آشکارسازهای ژرمانیوم بیشتر برای طیف‌سنجی گاما در فیزیک هسته ای و همچنین طیف‌سنجی پرتو ایکس استفاده می‌شوند. در حالی که آشکارسازهای سیلیکونی نمی‌توانند ضخیم‌تر از چند میلی‌متر باشند، ژرمانیوم می‌تواند ضخامت حساس و بسیار کم سانتی‌متری داشته باشد و بنابراین می‌تواند به عنوان آشکارساز جذب کل، برای پرتوهای گاما تا چند مگا الکترون ولت استفاده شود. این آشکارسازها را آشکارسازهای ژرمانیوم با خلوص-بالا (HPGe) یا آشکارسازهای ژرمانیوم فراخالص (به انگلیسی: hyperpure) نیز می‌نامند. قبل از اینکه فنونهای تصفیه فعلی مورد استفاده قرار گیرند، کریستال‌های ژرمانیوم را نمی‌توان با خلوص کافی برای استفاده از آنها به عنوان آشکارسازهای طیف‌سنجی تولید کرد. ناخالصی‌های موجودِ در کریستال‌ها، الکترون‌ها و حفره‌ها را به دام می‌اندازند و عملکرد آشکارسازها را خراب می‌کنند. در نتیجه، کریستال‌های ژرمانیوم با یون‌های لیتیوم (Ge(Li)) تلفیق شدند تا یک ناحیه ذاتی تولید کنند که در آن الکترون‌ها و حفره‌ها بتوانند به ارتباط‌ها برسند و سیگنال تولید کنند.
هنگامی که آشکارسازهای ژرمانیوم برای اولین بار ساخته شدند، فقط بلورهای بسیار کوچک در دسترس بودند و در نتیجه راندمان بسیار پایین بود. راندمان آشکارساز ژرمانیوم هنوز اغلب به صورت نسبی به یک آشکارساز کم نور ۳ اینچ در ۳ اینچ NaI(Tl) گفته می‌شود. فنونهای رشد کریستال از آن زمان بهبود یافته‌اند و امکان ساخت آشکارسازهایی هم اندازه، یا بزرگ‌تر از بلورهای معمولی NaI را فراهم می‌کنند، اگرچه این آشکارسازها بیش از ۱۰۰۰۰۰ یورو (۱۱۳۰۰۰ دلار آمریکا) قیمت دارند!
تا تاریخ ۲۰۱۲, آشکارسازهای HPGe معمولاً از انتشار لیتیوم برای ایجاد یک تماس اهمی + n و از کاشت مدل بور برای ایجاد تماس p + استفاده می‌کنند. آشکارسازهای کواکسیال با تماس مرکزی n+ به عنوان آشکارسازهای نوع n شناخته می‌شوند، درحالی که آشکارسازهای نوع p دارای تماس مرکزی p+ هستند. ضخامت این تماس‌ها نشان دهنده یک لایه مرده در اطراف سطح کریستال است که در آن رسوبات انرژی منجر به سیگنال‌های آشکارساز نمی‌شود. تماس مرکزی در این آشکارسازها مخالف تماس سطحی است و باعث می‌شود لایه مرده در آشکارسازهای نوع n کوچکتر از لایه مرده در آشکارسازهای نوع p باشد. ضخامت لایه مرده معمولی چند صد میکرومتر برای یک لایه انتشار Li و چند دهم میکرومتر برای یک لایه کاشت B است.
اشکال عمده آشکارسازهای ژرمانیوم این است که برای تولید داده‌های طیف‌بینی، باید تا دمای نیتروژن مایع خنک‌شوند. در دماهای بالاتر، الکترون‌ها می‌توانند به راحتی از شکاف نواری در کریستال عبور کنند و به نوار رسانایی برسند، جایی که آزادانه به میدان الکتریکی پاسخ دهند و نویز الکتریکی زیادی تولیدکنند که به عنوان طیف‌سنج، مفید باشد. خنک‌شدن تا دمای نیتروژن مایع (77K) تحریکات حرارتی الکترون‌های ظرفیت را کاهش می‌دهد، به طوری که فقط یک واکنش پرتو گاما می‌تواند انرژی لازم برای عبور از شکاف نواری و رسیدن به نوار رسانایی را برای الکترون تأمین کند. خنک‌سازی با نیتروژن مایع خوشایند نیست، زیرا آشکارساز قبل از استفاده به ساعت‌ها زمان نیاز دارد تا به دمای کاری برسد و نمی‌توان اجازه داد در حین استفاده گرم شود. کریستال‌های Ge(Li) هرگز نمی‌توانند گرم شوند، زیرا لیتیوم از کریستال خارج می‌شود و در روند کار آشکارساز اشکال ایجاد می‌کند. آشکارسازهای HPGe می‌توانند در صورت عدم استفاده تا دمای اتاق گرم شوند.
سیستم‌های تجاری در دسترس قرار گرفتند که از فنون‌های خنک‌سازی پیشرفته (مثلاً یخچال پالس تیوب) برای رفع نیاز به خنک‌سازی نیتروژن مایع استفاده می‌کنند.
آشکارسازهای ژرمانیوم با الکترودهای چند نواری، عمود برهم، بر روی وجوه متضاد، می‌توانند محل دوبعدی مسیر یونش را در یک بلور بزرگ از Ge نشان دهند. آشکارسازهایی مانند این در مأموریت‌های نجومی COSI بالنی استفاده شده‌اند (NASA، ۲۰۱۶) و در رصدخانه مداری (NASA، ۲۰۲۵) طیف‌سنج و تصویرگر کامپتون (COSI) استفاده خواهند شد.