РЕФЕРАТ 3
ВВЕДЕНИЕ 5
1 Особенности протекания тока в структурах GaAs:Cr в зависимости от температуры и засветки (обзор литературы) 7
1.1 Полупроводниковые детекторы 7
1.2 Контакты металл-полупроводник 8
1.2.1 Барьерный контакт 8
1.2.2 Омический контакт 10
1.3 Механизмы протекания тока в контакте металл-полупроводник 11
1.4 Вольт-амперные характеристики и их температурные зависимости 12
1.5 Фотопроводимость 16
1.6 Методы определения эффективности сбора заряда при фотопоглощении 18
1.7 Выводы к обзору. Постановка задачи 23
2 Экспериментальные результаты 25
2.1 Исследуемые образцы 25
2.2 Методика экспериментов 26
2.3 Измерение температурных зависимостей ВАХ 29
2.4 Измерение фотоотклика при поглощении излучения 35
2.5 Расчет эффективности сбора заряда и времени жизни носителей заряда 38
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 41
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 43
ПРИЛОЖЕНИЕ А 44
Полупроводниковые детекторы ионизирующего излучения нашли широкое применение в современной науке и технике для регистрации и спектроскопии заряженных частиц, нейтронов и гамма-квантов. Как известно, ионизирующее излучение обладает высокой проникающей способностью. Пройдя через предмет, излучение несет в себе информацию о его внутреннем содержании, так как меняются интенсивность и энергетический спектр излучения. На этом принципе построены многие приборы, работающие на полупроводниковых детекторах.
Преимуществом полупроводниковых детекторов перед газонаполненными являются лучшие энергетическое и временное разрешения. Первыми материалами, используемыми для изготовления полупроводниковых детекторов, стали Ge и Si. Однако эти материалы обладают рядом недостатков, таких как низкая радиационная стойкость, низкие рабочие температуры, что ограничивает области их применения. Лучшие характеристики показали сложные полупроводниковые соединения, в частности - высокоомные арсенид галлия (GaAs), теллурид кадмия (СНТе) и его твердый раствор (CdxZni-xTe).
Особое внимание уделяется арсениду галлия, который широко используется для создания детекторов ионизирующего излучения благодаря своим характеристикам: GaAs является радиационно стойким материалом, а также имеет меньшие токи утечки по сравнению с Ge и Si. Однако GaAs также обладает рядом недостатков, среди которых: флуктуации сигнала из-за большого темнового тока, образование EL2 -центров. Компенсацией GaAs хромом добиваются увеличения удельного сопротивления до 109 Ом-см.
Характеристики сенсора зависят не только от материала, из которого он изготавливается, но и от материала и свойств контактов. В частности, в зависимости от материала контактов изменяется величина темнового тока, который влияет на отношение сигнал/шум. Одним из способов изучения влияния свойств контактов на характеристики детектора является изучение вольт-амперных характеристик детектора с различным типом металлических контактов, что является одной из задач настоящей работы.
Одним из самых важных параметров, определяющих работу полупроводниковых детекторов, является время жизни носителей заряда. При поверхностном поглощении альфа-излучения невозможно точно определить время жизни носителей из-за присутствия плазменного эффекта. В данной работе предлагается для определения времени жизни использовать поглощение излучения в приповерхностной области детектора с применением облучения светодиодом. При этом плазменный эффект отсутствует, что позволяет более точно определить время жизни носителей заряда.
В ходе работы были измерены вольт-амперные характеристики детекторов с тремя видами контактов, а также были проведены измерения амплитудных спектров при положительной и отрицательной полярности напряжения на верхнем электроде при облучении светодиодом, построены зависимости эффективности сбора заряда от напряженности поля. В результате были сделаны следующие выводы.
1. Были определены значения высоты барьера и энергии активации. Значение высоты барьера лежит в пределах 0,4-0,6 эВ. Полученные значения энергии активации составляют порядка 0,6 эВ.
2. Полученные значения эффективности сбора заряда для электронов достигают 80 - 90%, для дырок же эти значения не превышают 40%.
3. Была произведена оценка времени жизни носителей заряда. Полученные значения времени жизни электронов достигают 100 нс. Показана необходимость внесения изменений в программу расчета времени жизни дырок, основанную на уравнении Хехта.
