Високоефективнi телурид-кадмiєвi детектори X- i y-випромiнювання
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe59.01.0017Ключові слова:
X- та y-детектори на базi CdTe, компенсацiя електропровiдностi напiвпровiдника, детектор з дiодом Шотткi, ефективнiсть збирання заряду, ефективнiсть детектора з дiодом Шотткi, ширина областi просторового заряду, концентрацiя некомпенсованих домiшок, роздiльна здатнiстьАнотація
Дослiджено електричнi характеристики кристалiв CdTe, легованих хлором, з питомим опором (3–6)·10^9 Ом·см. Практично власну електропровiднiсть сильно легованого матерiалу пояснено утворенням самокомпенсованих комплексiв, виходячи зi статистики носiїв заряду. Знайдено енергiю iонiзацiї i ступiнь компенсацiї домiшки, вiдповiдальної за напiвiзолюючий стан CdTe. Iнтерпретовано зворотнi вольт-ампернi характеристики структури Ni/CdTe/Ni з дiодом Шотткi як детекторiв X/y-променiв, що забезпечують рекордно низькi значення “темнових” струмiв ∼5 нА при напрузi 1500 В, площi контакту Шотткi 0,1 см^2 (300 К). Представлено результати, якi засвiдчують енергетичну роздiльну здатнiсть детектора у спектрi iзотопу 137Cs: 0,42% при прикладенiй напрузi 1200 В (300 К). Доведено, що залежнiсть детектуючої ефективностi вiд концентрацiї нескомпенсованих домiшок (дефектiв) N, яка визначає ширину областi просторового заряду в дiодi, описується функцiєю з максимумом, який для iзотопу 137Cs припадає на N ≈ 2 ·1011 см^−3. Iз зiставлення спектрiв, отриманих при опромiненнi детектора з боку контакту Шотткi i омiчного контакту, знайдено концентрацiю нескомпенсованих домiшок у дослiджуваних кристалах (∼10^12 см^−3), яка близька до оптимального значення N.
Посилання
E.N. Arkadieva, O.A. Matveev, S.M. Ryvkin, and Yu.V. Rud', Zh. Tekhn. Fiz. 36, 1146 (1966).
E.N. Arkadieva, O.A. Matveev, S.M. Ryvkin, and Yu.V. Rud', Fiz. Tekh. Poluprovodn. 1, 805 (1967).
P. Siffert, B. Rabin, H.Y. Tabatabai, and R. Stuck, Nucl. Instrum. Methods 150, 31 (1978).
https://doi.org/10.1016/0029-554X(78)90453-6
J.F. Butler, C.L. Lingren, and F.P. Doty, IEEE Trans. Nucl. Sci. 39, 605 (1992).
https://doi.org/10.1109/23.159673
A. Burger, K. Chattopadhyay, H. Chen, J.-O. Ndap, X. Ma, S. Trivedi, S.-W. Kutcher, R. Chen, and R.-D. Rosemeier, J. Cryst. Growth 198/199, 872 (1999).
https://doi.org/10.1016/S0022-0248(98)01171-3
A. Mycielski, A. Burger, M. Sowinska, M. Groza, A. Szadkowski, P. Wojnar, B. Witkowska, W. Kaliszek, and P. Siffert, Phys. Status Solidi C 2, 1578 (2005).
https://doi.org/10.1002/pssc.200460838
A. Hossain, Y. Cui, A.E. Bolotnikov, G.S. Camarda, G. Yang, D. Kochanowska, M. Witkowska-Baran, A. Mycielski, and R.B. James, J. Electr. Mater. 38, 1593 (2009).
https://doi.org/10.1007/s11664-009-0780-9
T. Takahashi, K. Hirose, C. Matsumoto, K. Takizawa, R. Ohno, T. Ozaki, K. Mori, and Y. Tomita, Proc. SPIE 3446, 29 (1998).
https://doi.org/10.1117/12.312900
T. Takahashi, B. Paul, K. Hirose, S. Matsumoto, R. Ohno, T. Ozaki, K. Mori, and Y. Tomita, Nucl. Instrum. Methods A 436, 111 (1999).
https://doi.org/10.1016/S0168-9002(99)00606-3
http://www.amptek.com/cdte.html.
Cs. Szeles, Phys. Status Solidi B 241, 783 (2004).
https://doi.org/10.1002/pssb.200304296
S.D. Sordo, L. Abbene, E. Caroli, A.M. Mancini, A. Zappettini, and P. Ubertini, Sensors 9, 3491 (2009).
https://doi.org/10.3390/s90503491
C. Szeles, S.A. Soldner,S. Vydrin, J. Graves, and D.S. Bale. IEEE Trans. Nucl. Sci. 55, 572 (2008).
https://doi.org/10.1109/TNS.2007.914034
http://www.amptek.com/pricelist.html
L.A. Kosyachenko and O.L. Maslyanchuk, Phys. Status Solidi C 2, 1194 (2005).
https://doi.org/10.1002/pssc.200460661
L.A. Kosyachenko, V.A. Gnatyuk, T. Aoki, V.M. Sklyarchuk, O.F. Sklyarchuk, and O.L. Maslyanchuk. Appl. Phys. Lett. 94, 092109 (2009).
https://doi.org/10.1063/1.3093839
L.A. Kosyachenko, V.M. Sklyarchuk, O.F. Sklyarchuk, O.L. Maslyanchuk, V.A. Gnatyuk, and T. Aoki, IEEE Trans. Nucl. Sci. 56, 1827 (2009).
https://doi.org/10.1109/TNS.2009.2021162
L.A. Kosyachenko, C.P. Lambropoulos, T. Aoki, E. Dieguez, M. Fiederle, D. Loukas, O.V. Sklyarchuk, O.L. Maslyanchuk, E.V. Grushko, V.M. Sklyarchuk, J. Crocco, and H. Bensalah, Semicond. Sci. Technol. 27, 015007 (2012).
https://doi.org/10.1088/0268-1242/27/1/015007
H. Shiraki, M. Funaki, Y. Ando, A. Tachibana, S. Kominami, and R. Ohno, IEEE Trans. Nucl. Sci. 56, 1717 (2009).
https://doi.org/10.1109/TNS.2009.2016843
H. Shiraki, M. Funaki, Y. Ando, S. Kominami, K. Amemiya, and R. Ohno, IEEE Trans. Nucl. Sci. 57, 395 (2010).
https://doi.org/10.1109/TNS.2009.2035316
D. Kanzer, J. Phys. C 6, 2967 (1973).
N. Peyghambarian, S.W. Koch, and A. Msyrowicz, Introduction to Semiconductor Optics, (Prentice-Hall, Englewood Cliffs, 1993).
T.E. Schlesinger, J.E. Toney, H. Yoon, E.Y. Lee, B.A. Brunett, L. Franks, and R.B. James, Mater. Sci. Eng. 32, 103 (2001).
https://doi.org/10.1016/S0927-796X(01)00027-4
L.A. Kosyachenko, V.M. Sklyarchuk, O.V. Sklyarchuk, and O.L. Maslyanchuk, Semiconductors 45, 1247 (2011).
https://doi.org/10.1134/S1063782611100137
B. Segal, M.R. Lorenz, and R.E. Halsted, Phys. Rev. 129, 2471 (1963).
https://doi.org/10.1103/PhysRev.129.2471
I. Turkevych, R. Grill, J. Franc, E. Belas, P. Hoschl, and P. Moravec, Semicond. Sci. Technol. 17, 1064 (2002).
https://doi.org/10.1088/0268-1242/17/10/305
M. Prokesch and C. Szeles, Phys. Rev. B 75, 245204 (2007).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.75.245204
V. Babentsov, J. Franc, and R.B. James. Appl. Phys. Lett. 94, 052102 (2009).
https://doi.org/10.1063/1.3073738
K. Seeger, Semiconductor Physics (Springer, New York, Wien, 1973).
https://doi.org/10.1007/978-3-7091-4111-3
M. Hofmann, W. Stadler, P. Chrismann, and B.K. Meyer, Nucl. Instrum. Methods A 380, 117 (1996).
https://doi.org/10.1016/S0168-9002(96)00287-2
A. Castaldini, A. Cavallini, B. Fraboni, P. Fernandez, and J. Piqueras, J. Appl. Phys. 83, 2121 (1998).
https://doi.org/10.1063/1.366946
M. Zha, E. Gombia, F. Bissoli, A. Zappettini, and L. Zanotti, Phys. Status Solidi C 3, 881 (2002).
G. Mandel, Phys. Rev. 134, A1073 (1964).
https://doi.org/10.1103/PhysRev.134.A1073
F.F. Morehead and G. Mandel, Phys. Rev. 137, A924 (1965).
https://doi.org/10.1103/PhysRev.137.A924
M. Fiederle, C. Eiche, M. Salk, R. Schwarz, K.W. Benz, W. Stadler, D.M. Hofmann, and B.K. Meyer, J. Appl. Phys. 84, 6689 (1998).
https://doi.org/10.1063/1.368874
M. Chu, S. Terterian, D. Ting, C.C. Wang, H.K. Gurgenian, and S. Mesropian, Appl. Phys. Lett. 79, 2728 (2001).
https://doi.org/10.1063/1.1412588
C.-T. Sah, R.N. Noyce, and W. Shockley, Proc. IRE 45, 1228 (1957).
L.A. Kosyachenko, V.P. Makhniy, and I.V. Potykevich, Ukr. J. Phys. 23, 279 (1978).
S.M. Sze and Kwok K. Ng, Physics of Semiconductor Devices, (Wiley Interscience, Murray Hill, NJ, 2006).
https://doi.org/10.1002/0470068329
C. Canali, M. Martini, G. Ottaviani, and K.R. Zanio, Phys. Rev. B 4, 422 (1971).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.4.422
http://www.amptek.com/xrcdtaps.html.
C. Matsumoto, T. Takahashi, K. Takizawa, R. Ohno, T. Ozaki, and K. Mori, IEEE Trans. Nucl. Sci. 45, 428 (1998).
https://doi.org/10.1109/23.682421
P.N. Luke and M. Amman, IEEE Trans. Nucl. Sci. 54, 834 (2007).
https://doi.org/10.1109/TNS.2007.903184
M. Lavagna, J.P. Pique, and Y. Marfaing, Solid State Electron. 20, 235 (1977).
http://physics.nist.gov/PhysRefData/XrayMassCoeff.
K. Hecht, Z. Phys. 77, 235 (1932).
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
