WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |

„Первичные“ неосновные носители (в данном случае При прохождении -частиц сквозь пленку зависиэлектроны), образовнные в базе при торможении мость сигнала от смещения в согласии с выраженичастицы, диффундируют к эмиттерному и коллекторноем (9) была линейной и соответствовала значению му переходам, где вовлекаются в дрейф существующими µee = 7 · 10-9 см2/В. При смещении 25 В удалось пополями. Неравновесные дырки оказываются в потенцилучить усиление в 1.7 раза.

альной яме и заряжают ее положительно относительно Авторы [134] объясняют малую величину усиления эмиттера. Изменение разности потенциалов эмиттер– высокой суммарной концентрацией дефектов структуры база увеличивает инжектируемый эмиттером ток „втов пленке ( 1017 см-3). Поэтому описанный опыт в ричных“ электронов.

большей степени поясняет принцип усиления, чем его Для количественного описания эффекта полагалось, достижимую величину.

что усиление первичного тока фототриода происходит в 4.6.2. Усиление в структуре триода. Усиление заря- (1-T )-1 раз, где T — коэффициент переноса электронов в базе. Тем самым допускалось, что эффективность да также с коэффициентом e/tdr можно получить в структуре триода (см., например, [138,139]). Экспери- эмиттера равна единице. Выражение для T в случае мент такого рода с использованием пленок SiC описан транспорта вошедшего в базу заряда при -импульсе в [140,141]. напряжения на переходе эмиттер–база согласно рабоИсходными для базовой области структуры служи- те [142] имеет вид ли пленки 6H-SiC p-типа проводимости, выращенные T = (d - W )/LD / sh (d - W )/LD, (10) на n+-подложках методом сублимации в вакууме. Раз- + ностная концентрация примесей Na -Nd составляла где W и LD — ширина области объемного заряда кол2.8 · 1015 см-3 при толщине пленки 10 мкм. Роль втолекторного перехода и длина диффузионного смещения рого электрода выполнял барьер Шоттки, получаемый напылением Ni.

Структуры исследовались в режиме включения с плавающей базой. Облучение -частицами препарата Cm (энергия 5.8 МэВ, пробег в SiC 20 мкм) велось со стороны барьера Шоттки. Возникающий в базе неравновесный заряд соответствовал поглощению энергии не более 2 МэВ. Форма спектра сигнала и ход средней амплитуды в зависимости от смещения на структуре U отслеживались стандартной техникой амплитудного анализа (см. разд. 4.2).

Барьерные области в структурах были существенно не одинаковыми. Барьер Шоттки соответствовал „резкому“ переходу, но со стороны n+-подложки переход к проводимости p-типа происходил плавно. Поэтому Рис. 13. Зависимость сигнала от -частицы, выраженного в сопоставлялись две полярности включения, когда роль единицах энергии, от ширины области объемного заряда у коллектора выполнял либо p-n+-переход подложки, коллекторного перехода — барьера Шоттки. Точки — экспелибо барьер Шоттки.

римент, линии — аппроксимация согласно [140] при значениях 1. В первом случае величина сигнала E всего в 2 раза подгоночных параметров: LD = 8.85, 5.85 мкм, толщина пленки превышала значение энергии, выделяемой -частицей d = 10.75, 8.53 мкм для образцов 1 и 2 соответственно.

2 Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып. 146 А.А. Лебедев, А.М. Иванов, Н.Б. Строкан на переходе эмиттер–база. Выражение для Iph в [102] учитывало как дрейфовый перенос фотоэлектронов из области W, так и вклад их диффузии из нейтральной базы.

Сопоставление данных опыта с расчетными дали согласно рис. 14 толщину пленки d = 4.66 мкм и LD 0.35 мкм, что соответствовало режиму ее роста.

При генерации носителей заряда квантами оптического диапазона использовался полупрозрачный электрод из Ni. Аналогичная обработка данных Ic(U) привела к значению d = 4.67 мкм, что совпадает с результатом при регистрации рентгеновского излучения. Однако величина LD = 0.83 мкм более чем в 2 раза превысила значение LD согласно рис. 14. Последнее можно связать Рис. 14. Зависимость тока, наведенного излучением рентгес большими на 2 порядка токами при оптическом новской трубки, от напряжения на триодной структуре детеквозбуждении носителей.

тора. Сплошная кривая — аппроксимация согласно [102] при Показательно, что для наблюдаемого в [102,141] усинормировке тока на величину 13.5 нА. Значения параметров:

толщина пленки d = 4.66 мкм, длина диффузии электронов ления сигнала характер генерации носителей заряда LD = 0.35 мкм. Напряжение на аноде трубки 20 кВ.

заметной роли не играет. Полярными случаями здесь являются воздействие -частицами и рентгеновскими лучами. Если одиночные -частицы создают плотные электронов соответственно. Соотношение (10) лежит в треки носителей в виде цилиндров диаметром 10 мкм, основе итоговой формулы, используемой в [141] для то поток рентгеновских лучей производит носители с описания сигнала детектора как функции d, W и LD.

малой плотностью и равновероятно по всему объему В ходе опыта регистрируется зависимость E(U), побазы трензисторной структуры. Однако в обоих случаях этому значения U пересчитывались в величины W.

наблюдается сверхлинейный рост сигнала с близкими На рис. 13 приведен результат подгонки значений и LD значениями коэффициента усиления. В итоге характер к экспериментальным данным для двух образцов.

внесения излучением в базу неравновесных носителей Поток -частиц относится к разряду сильно ионизирудля результирующего сигнала малосуществен. Последющих излучений. Вместе с тем более важна для практинее согласуется с моделью фототриода, где протекаюки реакция триодных структур на слабо ионизирующую щий через базу ток определяется фотоэдс на переходе радиацию (рентгеновское и -излучение, частицы высоэмиттер–база, возникшей благодаря „первичному“ заряких энергий), когда первоначальное выделение энергии ду как таковому.

в пленке мало.

Таким образом, в детекторах на базе „чистых“ пленок В работе [102] регистрировались потоки квантов SiC можно реализовать внутреннее усиление сигнала в рентгеновского и оптического диапазонов. В первом десятки раз. Это достигается в сравнительно простых случае использовалось излучение рентгеновской трубки в изготовлении структурах с барьером Шоттки при ис(напряжение анода 20 кВ). Во втором случае детекторы пользовании последнего в качестве коллектора. С пракоблучались светом от ртутной лампы. Транзисторные тической стороны важно, что сравнительно тонкие (поструктуры детекторов имели тонкую, 5мкм, базу рядка десятка мкм) пленки SiC можно использовать - + при уровне ее легирования Na -Nd =(1-3) · 1015 см-3.

для регистрации проникающего излучения. При этом Площадь барьера Шоттки составляла 1.2 мм2.

значение их эффективной толщины оказывается больше Отклик на рентгеновское излучение с ростом напряисходной в число раз, равное коэффициенту усиления жения U носил сверхлинейный характер. На рис. 14 присигнала.

веден участок зависимости „фототока“ от (U + 1.5)1/2, причем ток нормирован на его величину 13.5 нА при значении (U + 1.5)1/2 = 4.1В1/2. Показательно, что на 5. Заключение сравнительно малом интервале изменения аргумента наблюдается резкое возрастание тока с превышением Успехи последних лет в совершенствовании процесса начального значения в 25 раз.

роста пленок SiC, естественно, затронули и аспекты его При обработке данных рис. 14 [102] авторы исполь- применения. В частности, возродился интерес к использовали формулу для стационарного тока коллектора, зованию SiC в ядерной физике и ее технических прилоприведенную в монографии [143], жениях в качестве „детектирующей среды“. Результаты -по разработке проблемы мы стремились изложить в двух Ic = Iph/(1 - T ), T = ch (d - W )/LD. (11) аспектах: во-первых, отразить существующие примеры Здесь Iph — „первичный“ ток фотоэлектронов в кол- использования возможностей SiC в характерных задачах лектор; T — коэффициент переноса электронов, ин- физики и техники; во-вторых, пояснить связь характерижектированных в базу благодаря стационарной фотоэдс стик детекторов с ключевыми параметрами материала, Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып. Радиационная стойкость SiC и детекторы жестких излучений на его основе при этом отметить пути решения „обратной“ задачи — Список литературы определения электрофизических свойств образцов SiC [1] Вопросы радиационной технологии полупроводников, по характеристикам детекторных структур, выполненпод ред. Л.С. Смирнова (Новосибирск, Наука, 1980).

ных на их основе.

[2] Физические процессы в облученных полупроводниках, Относительно свойств непосредственно РД в карбиде под ред. Л.С. Смирнова (Новосибирск, Наука, 1977).

кремния показано, что при комнатной температуре, в [3] J.W. Corbett, J.C. Bourgein. In: Point Defect in Solids (N.Y.– независимости от технологии изготовления материала London, Plenium Press, 1975) v. 2, p. 1.

и вида падающих частиц, происходит увеличение кон[4] B. Hudson, B.E. Sheldon. J. Microsc., 97, 113 (1973).

центрации уже существующих в материале собственных [5] I.A. Honstvet, R.E. Smallman, P.M. Marquis. Phil. Mag., дефектов.

A41, 201 (1980).

Образующиеся радиационные дефекты имеют как ак- [6] H. Inui, H. Mori, H. Fujita. Phil. Mag., B61, 107 (1990).

[7] W. Jiang, S. Theunthasan, W.J. Weber, R. Grotzschel. Nucl.

цепторную, так и донорную природу. Это приводит в Instr. Meth. Phys. Res. B, 161–163, 501 (2000).

6H-SiC, с одной стороны, к компенсации материала [8] I. Lazanu, S. Lazanu. Preprint (Elsevier Preprint, 21 April при комнатной температуре и, с другой стороны, к 2002).

+ увеличению Nd -Na при температуре > 600 K. В случае [9] V.S. Balandovich, G.N. Violina. Cryst. Lattice Defects 4H-SiC концентрация вводимых акцепторов преобладает.

Amorphous Mater., 13, 189 (1987).

+ В результате величина Nd -Na оказывается меньше ис[10] А.А. Лебедев. ФТП, 33, 129 (1999).

ходной и при повышенных температурах. Как следствие, [11] H. Zhang, G. Pensl, P. Glasow, S. Leibenzeder. Ext. Abstr.

оценку радиационной стойкости SiC нельзя ограничить Electrochem. Soc. Meeting (1989) p. 714.

только измерениями при комнатной температуре из[12] J.P. Doyle, M.O. Adoelfotoh, B.G. Svensson, A. Schoner, за значительной температурной зависимости скорости N. Nordel. Diamond Relat. Mater., 6, 1388 (1997).

[13] C. Hemmingson, N.T. Son, O. Kordina, E. Janzen, удаления носителей.

J.L. Lindstrom, S. Savarge, N. Nordel. Mater. Sci. Eng. B, Численные значения скорости введения РД в SiC по 46, 336 (1997).

крайней мере не превышают характерные величины для [14] C. Hemmingson, N.T. Son, O. Kordina, E. Janzen, кремния — основного материала современной электроJ.P. Bergman, J.L. Lindstrom, S. Savarge, N. Nordel. J. Appl.

ники.

Phys., 81, 6155 (1997).

Заключая проблематику детекторов, отметим, что [15] T. Dalibor, G. Pensl, H. Matsunami, T. Kimoto, W.J. Choyke, прогресс последних лет в технологии выращивания A. Schoner, N. Nordel. Phys. St. Sol. (a), 162, 199 (1997).

„чистых“ и совершенных по структуре пленок (с плот[16] M. Gong, S. Fung, C.D. Beiling, Zhipu You. J. Appl. Phys., ностью полых каналов — micropipe-дефектов 1см-2) 85, 7604 (1999).

привел SiC в разряд материалов, пригодных для кон- [17] В.С. Балландович. ФТП, 33, 1188 (1999).

[18] I. Pintilie, L. Pintilie, K. Irmscher, B. Thomas. Appl. Phys.

струирования детекторов. В настоящее время еще рано Lett., 81, 4841 (2002).

говорить о выпуске опытных партий приборов. Число [19] M. Gong, S. Fung, C.D. Beiling, Zhipu You. J. Appl. Phys., публикаций по исследованию структур или апроба85, 7120 (1999).

ции детекторов в различных условиях работы заметно [20] H.J. von Bardeleben, J.L. Cantin, L. Henry, M.F. Barthe.

превышает количество сообщений о непосредственном Phys. Rev. B, 62, 10 841 (2000).

решении научно-технических задач ядерной физики.

[21] N.T. Son, B. Magnusson, E. Janzen. Appl. Phys. Lett., 81, Однако уже четко определились возможности SiC в 3945 (2002).

создании на его основе ряда детекторов специального [22] В.В. Евстропов, А.М. Стрельчук. ФТП, 30, 92 (1996).

применения, сохраняющих рабочие характеристики при [23] И.М. Павлов, М.И. Иглицын, М.Г. Косагонов, В.Н. Соловысоких радиационных нагрузках, в условиях агрессив- матин. ФТП, 9, 1320 (1975).

[24] А.И. Вейнгер, А.А. Лепнева, Г.А. Ломакина, Е.Н. Мохов, ной среды и повышенных температур, до 500C. Это — В.И. Соколов. ФТП, 18, 1932 (1984).

устройства мониторинга в -активных кислотосодер[25] Р.Н. Кютт, А.А. Лепнева, Г.А. Ломакина, Е.Н. Мохов, жащих средах; системы определения полей рентгеновА.С. Трегубова, Г.Ф. Юлдашев. ФТТ, 30, 1500 (1988).

ского и -излучения, действующие, как минимум, до [26] А.И. Гирка, В.А. Кулешин, А.Д. Мокрошин, Е.Н. Мохов, доз в десятки Мрад; детекторы для измерения полей С.В. Свирида, А.В. Щукин. ФТП, 23, 790 (1989).

тепловых нейтронов (конвертирующая среда B), для [27] Р.Н. Кютт, А.А. Лепнева, Г.А. Ломакина, Е.Н. Мохов, регистрации высокоэнергетических нейтронов по реА.С. Трегубова, М.П. Щеглов, Г.Ф. Юлдашев. ФТТ, 30, 12 акции C(n0, ) Be, для анализа быстропротекающих, 2606 (1988).

мощных импульсов рентгеновского излучения.

[28] V.V. Evstropov, A.M. Strel’chuk, A.L. Syrkin, V.E. ChelnoОтдельный класс задач представляют медицинские kov. Inst. Phys. Conf. Ser., 137, 589 (1994).

применения, связанные с подобием тормозной способно- [29] O. Okada, T. Kimura, T. Nakata, M. Watanbe, S. Kanazava, I. Kanno, K. Kamitani, K. Atobe, M.N. Nakagawa. Inst. Phys.

сти карбида кремния и тканей биологических объектов Conf. Ser., 142, 469 (1996).

(тканеэквивалентность).

[30] H. Matsunami, T. Kimoto. Mater. Sci. Eng., R20, 125 (1997).

Авторы благодарны профессору В.В. Козловскому за [31] V. Nagesh, J.W. Farmer, R.F. Davis, H.S. Kong. Appl. Phys.

полезные обсуждения рукописи до ее опубликования. Lett., 50, 1138 (1987).

2 Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып. 148 А.А. Лебедев, А.М. Иванов, Н.Б. Строкан [32] S. Kanazawa, M. Okada, J. Ishil, T. Nozaki, K. Shin, [59] Ю.М. Сулейманов, А.М. Грехов, В.М. Грехов. ФТТ, 25, S. Ishihara, I. Kimura. Mater. Sci. Forum, 389–393, 517 1840 (1983).

(2002). [60] Ю.А. Водаков, А.И. Гирка, А.О. Константинов, Е.Н. Мохов, А.Д. Роенков, С.В. Свирда, В.В. Семенов, В.И. Соко[33] G.C. Rubicki. J. Appl. Phys., 78, 2996 (1995).

лов, А.В. Шишкин. ФТП, 26, 1857 (1992).

[34] И.В. Ильин, Е.Н. Мохов, П.Г. Баранов. ФТТ, 35, [61] W.J. Choyke. In: NATO ASI Ser. Physics and Chemistry (2001).

of Carbides, Nitrides and Borides, ed. by R. Freer [35] A.A. Lebedev, D.V. Davydov, A.M. Strel’chuk, V.V. Koz(Manchester, 1989).

lovskii, A.N. Kuznetsov, E.V. Bogdanova. Mater. Sci. Forum, [62] А.Н. Андреев, М.М. Аникин, А.А. Лебедев, Н.К. Полета338–342, 973 (2000).

ев, А.М. Стрельчук, А.Л. Сыркин, В.Е. Челноков. ФТП, [36] A.M. Strel’chuk, V.V. Kozlovskii, N.S. Savkina, M.G. Raste28, 729 (1994).

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |



© 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.