Деградація під впливом радіаційних дефектів детекторних властивостей Cd0.9Zn0.1Te, опроміненого нейтронами

Анотація

Представлена робота присвячена дослідженню методом комп’ютерного моделювання механізмів впливу радіаційних дефектів, що виникають під дією нейтронного опромінення, на зміну електрофізичних властивостей - питомого опору ρ, електронної рухливості μ_n, часу життя нерівноважних електронів τ_n та дірок τ_p, в Cd_0.9Zn_0.1Te і ефективності збору зарядів неохолоджуваного детектору іонізуючих випромінювань η на основі цього матеріалу. Радіаційні дефекти, яким в забороненій зоні відповідають глибокі рівні енергії, діють як центри захоплення нерівноважних носіїв заряду, помітно впливають на ступінь компенсації, змінюючи ρ детекторного матеріалу, на процеси рекомбінації, знижуючи τ_n і τ_p, а також на розсіювання електронів провідності, зменшуючи μ_n, що зрештою здатне викликати деградацію ефективності збору зарядів η. Були з’ясовані конкретні причини погіршення електрофізичних та детекторних властивостей під дією нейтронного опромінення та встановлені основні фактори, які впливають на підвищення питомого опору Cd_0.9Zn_0.1Te при бомбардуванні тепловими та високоенергетичними нейтронами, що призводять до повної деградації реєструвальної здатності детекторів на основі цього матеріалу. Рекомбінація нерівноважних носіїв заряду помітно сильніше ніж зниження μ_n впливає на деградацію детекторних властивостей, тому був досліджений вплив процесів рекомбінації через глибокі рівні радіаційних дефектів на деградацію τ_n, τ_p, η детектору на основі Cd_0.9Zn_0.1Te. Проведено порівняльний аналіз властивостей Cd_0.9Zn_0.1Te і раніш дослідженого CdTe:Cl. Зроблена спроба пояснення більш високої радіаційної стійкості Cd_0.9Zn_0.1Te у порівнянні з CdTe:Cl при нейтронному опроміненні впливом механізму радіаційної самокомпенсації за участю більш глибоких донорних рівнів енергії: міжвузлового телуру, телуру на місці кадмію. Крім того, внаслідок меншої різниці між рівнем Фермі і рівнями радіаційних дефектів в телуриді кадмію темп рекомбінації через рівні дефектів в Cd_0.9Zn_0.1Te при інших рівних умовах нижчий, ніж в CdTe:Cl. Також був відзначений зв’язок між шириною забороненої зони Cd_0.9Zn_0.1Te і CdZn:Cl, концентрацією радіаційних дефектів, дрейфом рівня Фермі в процесі опромінення та радіаційною стійкістю детекторів. Вказано на важливу роль чистоти і концентрації легуючого мілкого донора в початковому стані детекторного матеріалу.