Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 5
1 Обзор данных по температурным зависимостям эффективности сбора зарядов
сенсоров на основе GaAs:Cr- структур 6
1.1 Полупроводниковые детекторы ионизирующего излучения 6
1.2 Характеристика материалов для полупроводниковых детекторов 7
1.3 Эффективность сбора зарядов 7
1.4 Структуры на основе GaAs 8
1.4.1 Теория сильно компенсированных полупроводников (СЛКП) 9
1.4.2 Компенсация GaAs хромом 11
1.5 Исследования сенсоров на основе GaAs 13
1.6 Оптическое излучение - как метод исследования 17
1.7 Выводы к литературному обзору и постановка задачи 18
2 Экспериментальные результаты 20
2.1 Исследуемые образцы 20
2.2 Методика измерений 21
2.3 Амплитудные спектры 23
2.4 Эффективность сбора заряда 26
2.5 Определение времени жизни электронов 31
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 32
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 33
В современной ядерной физике для исследования частиц, а также для изучения различных свойств радиоактивных излучений (а- и 0 -частиц, у-квантов), применяются различные методы, в основе которых лежит ионизирующее действие излучаемых частиц. Устройства, позволяющие проводить регистрацию элементарных частиц, ядер атомов, а также рентгеновских и гамма-излучений, называются детекторами.
Со второй середины прошлого века для изготовления детекторов стали применять полупроводниковые материалы. Наиболее часто используемыми материалами являются Si и Ge. Однако они не являются радиационно-стойкими, что проявляется в адекватном росте темнового тока в детекторе в процессе эксплуатации, этот факт ограничивает их применение в качестве материала для детекторов. Радиационно-стойкими, по своей природе, являются бинарные полупроводники, а большая ширина их запрещенной зоны (>1,5 эВ) обуславливает меньшие токи утечки. В основном полупроводниковые детекторы изготавливаются на основе монокристаллов GaAs. Данный материал является радиационно-стойким и высокоомным, а более простая и дешевая технология производства, делает его пригодным для коммерческого использования.
Наиболее перспективно применение многоэлементных полупроводниковых детекторов для создания:
- малодозовых медицинских цифровых томографов, маммографов, систем диагностики раковых опухолей, дентальных аппаратов, рентгенодиагностики заболеваний человека;
- высокоэффективных систем таможенного досмотра и систем контроля перемещения опасных грузов;
- малодозовых систем безопасности в аэропортах, вокзалах, на транспортных магистралях, способных снизить вероятность террористических акций в местах большого скопления людей [1].
Эффективность сбора заряда является одной из важнейших характеристик сенсоров ионизирующего излучения, поэтому исследования, направленные на повышение эффективности детекторов из арсенида галлия, являются актуальными.
Данная работа посвящена исследованию температурной зависимости эффективности сбора зарядов сенсоров на основе GaAs:Cr-структур.
В ходе работы были измерены амплитудные спектры планарных сенсоров на основе GaAs:Cr структур. На основе их анализа были получены температурные зависимости эффективности сбора заряда для исследуемых образцов из двух партий.
В результате были сделаны следующие выводы:
1. Для образцов из партии №1 (температура отжига Т+20оС) температурная зависимость эффективности сбора зарядов отсутствует. Величина ССЕ для сенсоров из партии №2 (температура отжига Т оС) с ростом температуры уменьшается.
2. Было выявлено, что температурная зависимость времени жизни носителей заряда для партии №1 (температура отжига Т+20оС) отсутствует. Для сенсоров из партии №2 (температура отжига Т оС) характерно уменьшение значения времени жизни носителей заряда (более чем в 2 раза) с ростом рабочей температуры.
3. Установлено, что зависимость ССЕ(Т) для образцов из партии №2 (температура отжига Т оС) связана с уменьшением времени жизни, по мере роста температуры на сенсоре. Для образцов из партии №1 (температура отжига Т+20оС) зависимость отсутствует ввиду отсутствия температурной зависимости времени жизни носителей зарядов.
