WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

3.3. Вольт-амперная характеристика и характер шума В указанном выше режиме измерений величин CCE и разрешения, напряженность электрического поля у поверхности детектора составляла значительную величину 3 · 105 В/см. Поэтому представляется важным проследить вид обратной I–V-характеристики барьеров Шоттки, который представлен в двойном логарифмическом масштабе на вставке к рис. 5. Выделяются два участка, где рост тока происходит по степенному закону от приложенного обратного напряжения в виде величины Рис. 4. Спектры -частиц с энергией в интервале 5.4– (U + 1.5)1/2. На первом участке (U 150 В) показатель 5.5 МэВ, измеренные SiC-детектором (кривая 1) в сопоставстепени a близок к 1 (a = 1.22), на втором — к кубичелении со спектром, измеренным с использованием прецизионного Si-детектора (кривая 2). Напряжение смещения на SiC- ской зависимости (a = 2.84). Значения плотности тока детекторе 365 В, разрешение составляет 18.8 кэВ (0.34%). на первом участке соответствуют эмиссии электронов 7 Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып. 386 Н.Б. Строкан, А.М. Иванов, Е.В. Калинина, Г.Ф. Холуянов, Г.А. Онушкин, Д.В. Давыдов, Г.Н. Виолина из металла при высоте барьера 1 эВ, что характерно для барьера Cr/SiC. Однако на втором участке как сами величины тока, так и возрастание темпа их роста указывают на протекание тока по локальным „слабым“ участкам барьера Шоттки. Такие токи могут сопровождаться избыточными шумами, которые, в свою очередь, вносят вклад в ширину спектральной линии. Для проверки характера шумов была использована методика сравнения шумов темнового и фототока [7]. Фототок создавался путем равномерной по площади засветки детектора излучением светодиода на основе GaN(In).

Генерация фотоносителей происходила в основном за счет примесного поглощения. В итоге фототок определялся носителями, рожденными в объеме детектора и протекающими через всю площадь барьера. В таких Рис. 6. Зависимости шума SiC-детектора от тока после условиях должен наблюдаться дробовой шум.

„пробоя“ барьера Шоттки: 1 — шумы темнового тока; 2, 3 — Измерения проводились при двух значениях напряшумы при подсветке детектора. Напряжение смещения на жения смещения U = 150 и 500 В, каждое из которых детекторе U, В: 2 — 50, 3 — 80.

соответствовало правому краю указанных выше участков I–V-характеристики. Детектор подключался ко входу спектрометрического тракта, на который поступали Действительно, ток второй точки, равный Id, реализован также импульсы от генератора стабильной амплитуды.

за счет увеличения U, а суммарный ток Id + Iph третьей Величина шумов определялась по размытию спектра амплитуд генератора. При этом, согласно [7], для уве- точки — путем подсветки при меньшем смещении. Как следствие, значения шума темновых токов легли на обличения связанного с током шума полоса пропускания щую зависимость. По-видимому, при прохождении тока усилителя смещалась в область низких частот.

по „слабым“ участкам барьера нелинейные эффекты при На рис. 5 представлен ход квадрата шумов I2 от noise используемых U 500 В еще слабы.

тока, причем первые две точки, отмеченные стрелками, Дальнейшее повышение напряжения смещения до соответствуют значениям темнового тока (Id). Остальзначений 550 В привело к резкому возрастанию тоные величины получены как сумма Id и фототока (Iph).

ка. После наблюдаемого „пробоя“ первоначальный вид Как следует из рис. 5, величина I2 линейно возрастает noise I–V-характеристик уже не воспроизводился, и зависис током, что характерно для дробового шума. Повышемость шумов от темнового тока возрастала сверхлиние смещения от U = 150 до 500 В на шумах фототока нейно (кривая 1 на рис. 6). Однако если зафиксировать не сказалось. Показательно также, что шумы не чувзначение U и далее увеличить ток путем подсветки, то ствительны к природе тока, как видно из совпадения шум приобретает прежний дробовой характер. Шумы значений шума для второй и третьей точек графика.

темнового тока служат только пьедесталом для величины суммарного шума (кривые 2 и 3 на рис. 6 для U = 50 и 80 В соответственно). Различие в характере шума после „пробоя“ дополнительно свидетельствует об отсутствии связи темнового тока барьера Шоттки с генерацией носителей в объеме структуры.

4. Заключение Впервые на детекторных структурах, выполненных в виде барьеров Шоттки на высокочистых эпитаксиальных слоях 4H-SiC, для -частиц с энергией 5.1-5.5МэВ получено разрешение по энергии 0.34%, соизмеримое с лучшими образцами Si-детекторов. Этому способствовало низкое содержание дефектных центров в эпитаксиРис. 5. Зависимости шума детектора Inoise от тока в услоальном слое ( 2 · 1012 см-3), что обеспечило довольно виях равновероятной по объему генерации носителей путем высокие значения диффузионных длин неосновных ноподсветки образца. Напряжение смещения на детекторе U, В:

сителей заряда — дырок, составлявшие 8–13 мкм. Это 1 — 150, 2 — 500. Первые, отмеченные стрелками точки обстоятельство наряду с низкими значениями конценсоответствуют темновому току Id. Для создания фототока Iph трации нескомпенсированных доноров позволило реаиспользовался светодиод GaN(In). На вставке — обратная вольт-амперная характеристика SiC-детектора. лизовать полный перенос неравновесного заряда уже Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып. Спектрометрия короткопробежных ионов детекторами на основе CVD-пленок 4H-SiC при 150 В обратного напряжения, хотя в указанном Specrometry of short range ions режиме на область слабого поля детектора приходилась by detectors on the basis of 4H-SiC зона трека с максимальной ионизацией. Для -частиц CVD-films с наибольшими значениями энергии используемого диаN.B. Strokan, A.M. Ivanov, E.V. Kalinina, пазона 4.8-7.7 МэВ наблюдается дефицит амплитуды G.F. Kholuyanov, G.A. Onushkin, D.V. Davydov, сигнала 1%.

G.N. Violina В свою очередь, хорошее качество барьеров Шоттки обеспечило наличие малых токов ( 1пА) до обратных Ioffe Physicotechnical Institute, напряжений 500 В. В результате не наблюдалось изRussian Academy of Sciences, быточного шума, а дробовой шум указанного тока не 194021 St. Petersburg, Russia вносил заметного вклада в ширину спектральной линии St. Petersburg Electrotechnical University, детектора.

197376 St. Petersburg, Russia Достигнутый уровень характеристик пленок приводит к выводу, что для дальнейшего улучшения разрешающей

Abstract

Cr Schottky barriers with areas of 10-2 cm2 were способности детекторов необходимо совершенствовать prepared by the vacuum thermal evaporation on 4H-SiC epitaxial технологию „входного окна“ структуры.

layers that had been grown by chemical vapor deposition (CVD) of Приведенные выше результаты получены на примере 50 µm thickness. Concentrations of the uncompensated donors in спектрометрии -частиц. Однако не вызывает сомнений the CVD epitaxial layers were (4-6) · 1014 cm-3, which allowed их справедливость применительно ко всему классу коus to expand the detector depletion region up to 30 µmunder a роткопробежных ионов (осколки деления ядер, ускоренreverse voltage of 400 V. The spectrometric detector characteristics ные ионы легких и тяжелых элементов). При спектроwere found in the way similar to that for -particles within the метрии, например, осколков деления обсуждавшаяся вы4.8–7.7 MeV energy range. The energy resolution less than 20 keV ше проблема ионизации ионом на границе области поля (0.34%) for the lines of 5.0–5.5 MeV was achieved that is only будет менее острой, поскольку производимая осколком twice as small as compared to the precision of the Si-based ионизация к концу пробега спадает.

detectors prepared by a special technology. The maximum signal amplitude of SiC-detectors agreed to the value of the average Авторы благодарят фирму CREE за предоставленный electron-hole pair creation energy in 4H-SiC, i. e to 7.70 eV.

образец с высокочистым эпитаксиальным слоем 4H-SiC.

Работа выполнялась при частичной поддержке грантом Президента РФ № НШ-2223.2003.02, а также программой исследований RD-50 (CERN).

Список литературы [1] L.W. Aukerman, H.C. Gorton, R.K. Willardson, V.E. Bryson.

Silicon Carbide, ed. by J.R. O’Connor, J. Smiltens (Pergamon, Oxford, 1959) p. 388.

[2] V.E. Bryson. Wright Patterson Air Force Base, Ohio Report AD-215601 (1959).

[3] Г.Ф. Холуянов, Б.В. Гавриловский. ФТП, 2 (4), 573 (1968).

[4] В.А. Тихомирова, О.П. Федосеева, Г.Ф. Холуянов. ФТП, 6, 957 (1972).

[5] E. Kalinina, G. Kholujanov, A. Zubrilov, V. Solov’ev, D. Davydov, A. Tregubova, M. Sheglov, A. Kovarskii, M. Yagovkina, G. Violina, G. Pensl, A. Halln, A. Konstantinov, S. Karlsson, S. Rendakova, V. Dmitriev. Appl. Phys., 90, 5402 (2001).

[6] А.М. Иванов, Е.В. Калинина, А.О. Константинов, Г.А. Онушкин, Н.Б. Строкан, Г.Ф. Холуянов, A. Halln.

Письма ЖТФ, 30 (14), 1 (2004).

[7] А.М. Иванов, Н.Б. Строкан. ЖТФ, 70, 139 (2000).

[8] В.К. Еремин, Е.М. Вербицкая, Н.Б. Строкан, В.Л. Суханов, А.М. Маляренко. ЖТФ, 56, 1987 (1986).

[9] M. Ikeda, H. Matsunami. Phys. Status Solidi A, 58, (1980).

[10] A. Suzuki, H. Matsunami, T. Tanak. J. Electrochem. Soc., 124, 241 (1977).

Редактор Т.А. Полянская 7 Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.