Ефекти поляризації в Si-n-p приймачах випромінювання
Анотація
У цій статті представлено комплексний аналіз струмів n-p переходу та ефектів поляризації в дифузійних Si-детекторах (приймачах) випромінювання. Досліджено механізми поляризації, індукованої захопленням носіїв заряду в локалізованих центрах та формуванням об'ємного заряду в чутливій області детектора. Встановлено зв'язок між наявністю "великомасштабних" пасток, які є локальними кластерами домішкових атомів, та появою аномальних спектральних характеристик у вигляді дублетів. Експериментально показано, що ультразвукова обробка Si-n-p детекторів призводить до значного зменшення ефектів поляризації завдяки перерозподілу домішкових атомів та згладженню потенційного рельєфу в напівпровідниковій структурі. Запропоновано фізичну модель для пояснення механізму, за допомогою якого ультразвуковий вплив впливає на електрофізичні та спектрометричні характеристики кремнієвих детекторів. Отримані результати мають практичне значення для оптимізації технології виробництва та покращення робочих параметрів Si n-p детекторів випромінювання.
Завантаження
Посилання
L. Pan, I.R. Pandey, Z. Liu, John A. Peters, D.Y. Chung, C. Hansson; B.W. Wessels, et al. “Study of perovskite CsPbBr₃ detector polarization and its mitigation with ultrahigh X-ray flux,” J. Appl. Phys. 133(19), 194502 (2023). https://doi.org/10.1063/5.0151902
P.G. Kasherininov, “Optical recording media based on semiconductor M(TI)S structures with a tunnel-thin dielectric (TI)” Doc. dissertations. St. Petersburg Physicotechnical Institute of the Russian Academy of Sciences, 2011.
K. Ridzonova, E. Belas, R. Grill, J. Pekárek, and P. Praus, “Space‐Charge‐Limited Photocurrents and Transient Currents in CdZnTe Radiation Detectors,” Phys. Rev. Applied, 13(6), 064054 (2020). https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.13.064054
V.K. Eremin, and E.M. Verbitskaya, “Silicon detectors of relativistic particles in modern high-energy physics,” in: "SILICON-2012", (St. Petersburg, 2012). pp. 50.
S.S. Ostapenko, N.E. Korsunskaya, and M.K. Sheinkman, “Ultrasound Stimulated Defect Reactions in Semiconductors,” Solid State Phenomena, 85–86, 317–336 (2001). https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.85-86.317
K.I. Vakhobov, “Acoustostimulated diffusion of gold atoms in silic,” JournalNX — A Multidisciplinary Peer Reviewed Journal, 8(11), 375–380 (2022). https://doi.org/10.17605/OSF.IO/H69YD
A. Saymbetov, R. Muminov, J. Zhang, et al. “Equivalent circuit of a silicon–lithium p–i–n nuclear radiation detector,” Scientific Reports, 13, 12525 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-39710-5
S.A. Radzhapov, B.S. Radzhapov, and R.Kh. Rakhimov, “Features of the technology for manufacturing silicon surface-barrier detectors with a large sensitive working area for measuring the activity of natural isotopes,” Computational Nanotechnology, 1, 151-154 (2018).
B.N. Zaveryukhin, E.B. Zaveryukhina, R.A. Muminov, et al. “Drift of Li atoms in p-Si stimulated by USW,” in: Conf. “Fundamental and applied issues of physics”, dedicated. 60 years old. Academy of Sciences and Physicotechnical Institute of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, November 27-28, (Tashkent, 2003).
J. Zhang, and N. Japashov, “Investigation and optimisation of a lithium drift silicon detector using Si–Li structure and bidirectional diffusion and drift techniques,” Reviews in Inorganic Chemistry, 44(1), 65–72 (2024). https://doi.org/10.1515/revic-2023-0034
H. Kim, C.S. Park, and S.J. Yu, “Generalized Electron Emission Theory for One Dimensional Conducting Materials,” Applied Sciences (MDPI), 14(7), (2024). https://doi.org/10.3390/app14072993
M. Kozai, H. Fuke, et al. “Statistical investigation of the large area Si(Li) detectors mass produced for the GAPS experiment,” arXiv:2111.06100 [physics.ins-det (2021). https://doi.org/10.48550/arXiv.2111.06100
R.M. Zedric, C.M. Marianno, S.S. Chirayath, Y. Diawara, and I. Darby, “The Effect of Radiation Damage on the Charge Collection Efficiency of Silicon Avalanche Photodiodes,” IEEE Transactions on Nuclear Science, 69(2), 152–159 (2022). https://doi.org/10.1109/TNS.2021.3137476
A.G. Gaibov, K.I. Vakhobov, B.V. Ibragimova, U.E. Zhuraev, and D.T. Rasulova, “Influence of ultrasonic waves on current-voltage characteristics and polarization effects of si-n-p radiation receivers.” Materials Science Forum, 1049, 317-324 (2022). https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.1049.317
Авторське право (c) 2025 Абдумалік Г. Гаїбов, Кудбіддін І. Вахабов, Маргуба С. Міркомілова, Уткір Е. Джураєв
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
