Структуры для детекторов ионизирующих излучений на основе эпитаксиального арсенида галлия

• Автор: Пономарев, Иван Викторович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Список основных обозначений, используемых в тексте

С - электрическая емкость;

С5 - барьерная емкость;

Сэ - емкость барьера электролит-полупроводник;

С0 - емкость контакта ртуть-полупроводник при £/обр=0 В;

С - емкость контакта ртуть-полупроводник при Собр=1 В;

Снч - низкочастотная емкость;

Свч - высокочастотная емкость;

Ск - степень донорно-акцепторной компенсации;

<акт - толщина активной области детектора;

выс_ толщина высокоомной области; й„ - толщина эпитаксиального «-слоя;
1У Л - коэффициент диффузии атомов хрома; е - элементарный заряд;
Ес - энергия дна зоны проводимости полупроводника;
Ем - энергия потолка валентной зоны полупроводника;
Еа (Су) - энергия а-частицы (у-кванта);
Е, - энергия образования электронно-дырочной пары;
Еъ - ширина запрещенной зоны полупроводника;
Е - напряженность электрического поля;
АЕ, - энергия ионизации £Х2-центра;
АЕ}(/ - энергия ионизации глубокого донорного уровня;
АЕ - энергия ионизации атомов хрома;
80'— электрическая постоянная
е - абсолютная диэлектрическая проницаемость ОаАь;
Ф - потенциальная энергия электрона;
/тм - частота тестового сигнала; т) - эффективность собирания заряда;
Ла(йу)_ эффективность собирания заряда от а-частиц (у-квантов); /-электрический ток;

/обр - обратный электрический ток;
/„ (1р) - ток, наведенный электроном (дыркой) во внешней цепи детектора;
J - плотность электрического тока;
- плотность тока насыщения; к - постоянная Больцмана;
Ьйп, )- дрейфовая (электронов, дырок);
р (рго рр) - подвижность (электронов, дырок);
п, - собственная концентрация носителей заряда в полупроводнике; п (п ) - концентрация электронов;
щ - концентрация электронов после диффузии атомов хрома;
Ы, - концентрация глубокой примеси в полупроводнике;
- концентрация атомов донорной примеси;
7У0 - концентрация атомов акцепторной примеси;
ИС{ - концентрация атомов Сг в ОаЛэ;
- поверхностная концентрация электрически активных атомов хрома в СаАБ (растворимость);
Ы~г - концентрация электрически активных атомов хрома; р (р+) - концентрация дырок;
0>{О.-1) - энергия активации температурно-зависимого процесса
бн'ааед (QLr.cn )~заРяД, наведенный электроном (дыркой) на электродах детектора;
р - удельное электрическое сопротивление;
5- площадь;
/д - время диффузии атомов хрома;
Г - температура;
Гд - температура диффузии атомов хрома;
т(т„, хр) - время жизни носителей заряда в полупроводнике (электронов, дырок); т, - время жизни носителей заряда в собственном полупроводнике;
С/оГ)р - обратное напряжение;
пр - прямое напряжение;
С/к - контактная разность потенциалов электронно-дырочного перехода;
Ио - ширина области пространственного заряда (ОПЗ) структуры при нулевом смещении;

IV- ширина ОПЗ структуры при подаче смещения произвольной полярности; х - пространственная координата;
ОПЗ - область пространственного заряда;
ВФХ - вольт-фарадная характеристика;
ВАХ - вольт-амперная характеристика;
ГФЭ - газофазовая эпитаксия;
ЖФЭ - жидкофазовая эпитаксия;
МКЗМ - метод Кельвин-зонд-микроскопии;
АСМ - атомно-силовой микроскоп;

Для генерационного тока параметр Р(2) должен быть равен 0,5. Экспериментальное значение составило Р(2)= 0,53±0,02. Энергия активации, полученная из температурной зависимости обратного тока при ио5р = 10 В в диапазоне Т = 293-308 К имела значение (0,73±0,02) эВ. Данное значение близко к величине Еъ/2 для ОаАз, что также указывает на генерационную природу обратного тока [32]. В детекторах р+-п-п - типа с толщиной «-слоя не более 30 мкм при С/обр> 100 В обратный ток описывался выражением, характерным для микроплазменного пробоя:
где у=0,025 В'1 [37] (рис. 1.16). В прямой ветви (рис. 1.16) при напряжениях £/пр<0,6 В ток обусловлен рекомбинацией носителей заряда в ОПЗ //-«-перехода и описывается выражением:
Экспериментальное значение параметра р составило 1,7. Для рекомбинационных центром с энергией ионизации в середине Е& параметр р~1,8 [49].
/ге„ «ехр(у-г706р),
(1.15)
(1.16)
1.00Е
1.00Е

Рис. 1.16 — Вольт-амперная характеристика р+-п-п-детекторов на основе нелегированных ГФЭ-слоев «-СаАя [37]