Спосіб виготовлення детектора іонізуючого випромінювання на напівізолюючих матеріалах cdte та cd1-xznxte (cd1-xmnxte)

Реферат: Спосіб виготовлення детектора іонізуючого випромінювання на основі напівізолюючих 7 матеріалів CdTe та Cd1-xZnxTe (Cd1-xMnxTe) з питомим опором р10 Ом×см включає створення двох контактів до напівпровідника. При цьому обидва контакти виготовляють випрямляючими. UA 92343 U (12) UA 92343 U UA 92343 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способу створення детекторів іонізуючого випромінювання з випрямляючим контактом для покращення енергетичної розрізної здатності детектора. Важлива характеристика напівпровідникового детектора іонізуючого випромінювання, як енергетична розрізна здатність, суттєво залежить не тільки від величини темнового струму детектора, а й від напруженості електричного поля, яка створюється в кристалі, що є основою детектора. Важливо, щоби велика напруженість електричного поля E=U/d, де d =товщина кристалу, яка дуже необхідна для ефективного збирання заряду, що створюється іонізуючим випромінюванням, не приводила до значного зростання струму через детектор. Тобто для реалізації високої розрізної енергетичної здатності детектора необхідно зменшувати темновий струм і при цьому добиватись якомога вищої напруженості електричного поля в активній області детектора. Відомо, що темнові струми суттєво впливають на енергетичну розрізну здатність детекторів іонізуючого випромінювання, які виготовляють на основі монокристалів CdTe, Cd1-xZnxTe (Cd1xMnxTe), далі CZT (СМТ). Відомо, що для зменшення темнових струмів детекторів з двома омічними контактами, які виготовляють на основі таких напівпровідникових матеріалів, один з омічних контактів детектора виготовлять випрямляючим [1-4]. Найближчим аналогом, є спосіб описаний в роботі [1]. Виготовляють детектор з CdTe з двома контактами: один контакт з випрямляючим бар'єром Шотткі, другий контакт - омічний. Недоліками найближчого аналога є відносно великі темнові струми та обмеження максимально допустимої робочої напруги, що не дає можливості використати всі потенціальні детектуючі можливості матеріалу. Задача корисної моделі це створення конструктивного рішення, яке приводить до зменшення темнового струму детектора і таким чином покращує його енергетичну розрізну здатність. Поставлена задача вирішується тим, що в способі виготовлення детектора іонізуючого випромінювання на основі напівізолюючих матеріалів CdTe та Cd1-xZnxTe (Cd1-xMnxTe) з 7 питомим опором р10 Ом×см, що включає створення двох контактів до напівпровідника, згідно з корисною моделлю, обидва контакти виготовляють випрямляючими. Суть корисної моделі полягає в тому, що до монокристалів відомої товщини виготовляють на протилежних гранях два випрямляючих контакти, а не як в типових аналогах - один випрямляючий, другий омічний. Як було установлено нашими експериментальними та технологічними дослідженнями, вольт-амперна характеристика (ВАХ) такої структури суттєво відрізняється від ВАХ структури, де один з контактів -омічний. Коли один з контактів зробити не омічним, то це приведе до погіршення параметрів структури завдяки інжекції носіїв заряду цим контактом. Тобто фактично приведе до зростання темнового струму. Дослідження спростовують це твердження. Виготовлення замість випрямляючого і омічного контактів, що робиться традиційно, двох випрямляючих, суттєво змінює ВАХ: помітно зменшуються темнові струми в діапазоні важливих для роботи детектора напруг і, що дуже важливо, суттєво збільшується максимальна напруга, яку можна прикласти до детектора, що приводить до зростання напруженості електричного поля та без сумніву покращує не тільки розрізну енергетичну здатність а й надійність його роботи. Діапазон зміни напруги суттєво розширяється. Використання корисної моделі дозволяє помітно зменшувати темнові струми в діапазоні важливих для роботи детектора напруг, суттєво збільшується максимальна напруга, яку можна прикласти до детектора при помірному зростанні темнового струму, що покращує надійність його роботи. Промислове використання запропонованої корисної моделі не вимагає спеціальних технологій і матеріалів, її реалізація можлива на підприємствах електронного приладобудування. Послідовність виконання запропонованого процесу виготовлення детектора на монокристалах CdTe і Cd1-xZnxTe (Cd1-xMnxTe) наступна. Виготовляються зразки з двома випрямляючими контактами, бажано правильної геометричної форми. Вимірюються вольамперні характеристики. На Фіг. 1 представлено ВАХ зразка CdTe р-типу провідності зі структурою Ni-CdTe-Ni (крива 1) та Ni-CdTe-Pt (крива 2) за кімнатних температур. На Фіг. 2 представлено ВАХ зразка CdTe р-типу провідності зі структурою Cr-CdTe-Cr (крива 1) та Cr-Cd(Zn)Te-In (крива 2) за кімнатних температур. Приклад конкретного виконання. Описаний спосіб був використаний для виготовлення детекторів іонізуючого випромінювання на монокристалах CdTe р-типу провідності та монокристалах Cd0.9Zn0.1Te n3 типу провідності. З монокристалів виготовляли зразки розміром 5×5,0×0,5 мм (d=0,5 мм) для p 1 UA 92343 U 3 5 10 15 20 CdTe та 5×5×1 мм для n-Cd0.9Zn0.1Te (d=1,0 мм). Випрямляючі контакти до p-CdTe виготовляли вакуумним термічним нанесенням нікелю, а до n-Cd0.9Zn0.1Te - термічним напиленням хрому в вакуумі. Для порівняння виготовляли аналогічні структури тільки з тією різницею, що до p-CdTe виготовляли омічний контакт хімічним осадженням платини, а омічний контакт до n-Cd0.9Zn0.1Te - термічним напиленням індію. Тобто, ми мали такі два типи структур. Перший тип: Ni-CdTe-Ni і Cr-Cd0.9Zn0.1Te-Cr. Та другий тип: Ni-CdTe-Pt і Cr-Cd0.9Zn0.1Te-In. Технологічні процеси здійснювались на установці вакуумного напилення ВУП-5М. Результати вимірів ВАХ приведено на Фіг. 1 та Фіг. 2. Для чистоти експерименту, структури Ni-CdTe-Ni та Ni-CdTe-Pt послідовно виготовляли на одних і тих же монокристалах. Це стосується і структур Cr-Cd0.9Zn0.1Te-Cr і CrCd0.9Zn0.1Te-In. Джерела інформації: 1. Minoru Funaki, Yukio Ando, Ryuji Jinnai, Akira Tachibana and Ryoichi Ohno. Development of CdTe detectors in Acrorad. Acrorad Co., Ltd. 2. С. Matsumoto, T. Takahashi, K. Takizawa, R. Ohno, T. Ozaki, K. Mori. IEEE Trans. Nucl. Sci. 1998. - Vol. 45(3). - p. 428-432. 3. Prokesch M., Szeles С Accurate measurement of electrical bulk resistivity and surface leakage of CdZnTe radiation detector crystals //J. Appl. Phys. - 2006. - Vol.100. - P. 014503-014503-8. 4. Sato G., Takahashi Т., Sugiho M., et al. Characterization of CdTe/CdZnTe detectors //IEEE Trans. Nucl. Sci. - 2001. - Vol. 49. - P. 1258-1263. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Спосіб виготовлення детектора іонізуючого випромінювання на основі напівізолюючих 7 матеріалів CdTe та Cd1-xZnxTe (Cd1-xMnxTe) з питомим опором р10 Ом×см, що включає створення двох контактів до напівпровідника, який відрізняється тим, що обидва контакти виготовляють випрямляючими. 2 UA 92343 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3