Радиационная деградация функционирования кольцевых структур в кремниевых детекторах ядерных излучений

• Автор: Фадеева, Надежда Николаевна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 143 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И СВОЙСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДЕТЕКТОРОВ ИЗЛУЧЕНИЙ
1.1. Основные принципы функционирования детекторов
1.1.1. Генерация электронно-дырочных пар в объеме детектора
1.1.2. Перенос и собирание носителей заряда в детекторе
1.2. Характеристики р-п перехода, как основного элемента детектора
1.2.1. Формирование ОПЗ в обратно смещенном р-п переходе
1.2.2. Обратный ток р-п перехода
1.3. Изготовление полупроводниковых детекторов
1.3.1. Требования к материалу детекторов
1.3.2. Технологический процесс изготовления кремниевых детекторов
1.4. Особенности конструкций и работы детекторов при высоких напряжениях
1.4.1. Пробой кремниевого детектора и способы борьбы с ним
1.4.2. Расширенный электрод
1.4.3. Кольцевая структура, состоящая из одного плавающего кольца
1.4.4. Кольцевая структура детектора, содержащая несколько плавающих колец
1.5. Деградация кремниевых детекторов под действием облучения
1.5.1. Образование и типы радиационных дефектов
1.5.2. Влияние радиационных дефектов на работу детектора
1.6. Постановка задачи

ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА
2Л. Экспериментальные установки исследования детекторов
2 Л Л. Установка для измерения распределения потенциала по кольцевой структуре
2.1.2. Установка для измерения вольт-амперных характеристик межкольцевых промежутков
2.2. Программное обеспечение БШасо ТСАЦ как среда для моделирования
процесса изготовления и электрофизических характеристик детекторов
ГЛАВА 3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛА И ВОЗМОЖНОСТИ ЕГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В КРЕМНИЕВЫХ Р^Ц-ЕҐ ДЕТЕКТОРАХ ИЗЛУЧЕНИЙ
С КОЛЬЦЕВЫМИ СТРУКТУРАМИ
3.1. Образцы для исследования
3.2. Вольт-амперные и вольт-емкостные характеристики исследованных р+-п-п+ детекторов
3.3. Распределение потенциала по кольцевой структуре и ВАХ межкольцевых промежутков р+-п-п+ детектора с удельным сопротивлением 5 кОм см
3.4. Инжекционная модель функционирования кольцевой структуры кремниевого детектора
3.5. Расчет распределения потенциала по кольцевой структуре
р+-п-п+ детектора
3.6. Моделирование структуры р+-п-п+ детектора с удельным сопротивлением
5 кОм см и распределения потенциала по кольцевой структуре
3.7. Влияние физических и геометрических параметров детектора на распределение потенциала по кольцевой структуре
3.7.1. Зависимость распределения потенциала по кольцевой структуре от удельного сопротивления кремния
3.7.2. Зависимость распределения потенциала по кольцевой структуре от ширины межкольцевого промежутка
3.7.3. Зависимость распределения потенциала по кольцевой структуре от ширины плавающих колец

3.7.4. Зависимость распределения потенциала по кольцевой структуре от
ширины расширенного электрода и толщины детектора
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ОБЛУЧЕНИЯ НЕЙТРОНАМИ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ДЕЛИТЕЛЕЙ ПОТЕНЦИАЛА КРЕМНИЕВЫХ Р+-М-И+ ДЕТЕКТОРОВ ИЗЛУЧЕНИЙ
4.1. Образцы для исследования
4.2. Распределение электрического поля в объеме облученных кремниевых р+-п-п+ детекторов
4.3. Распределение потенциала по кольцевой структуре облученных нейтронами кремниевых р+-п-п+ детекторов
4.4. Физическая модель функционирования кольцевой структуры кремниевых р+-п-п+ детекторов в интенсивных нейтронных ПОЛЯХ
4.5. Моделирование распределения потенциала по кольцевой структуре
облученных кремниевых р+-п-п+ детекторов
ГЛАВА 5. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛА ПО КОЛЬЦЕВЫМ СТРУКТУРАМ КРЕМНИЕВЫХ ЬГ-Р-Р+ ДЕТЕКТОРОВ
5.1. Образцы для исследования
5.2. Вольт-амперные характеристики необлученного детектора
5.3. Распределение потенциала по кольцевой структуре необлученных и облученных нейтронами п+-р-р+ детекторов
5.4. Моделирование распределения электрического поля в объеме
п+-р-р+ детектора
5.5. Высоковольтный п+-р-р+ детектор со стабильной ВАХ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Было показано [37], что пробивное напряжение диода с расширенным электродом BVFp связано с величиной отрицательного напряжения VFP, приложенного к электроду:
BVFP = mVFP + K, (1-14)
где т и К постоянные коэффициенты. Значение т близко к единице, особенно при условии тонкого окисла.
На практике прикладывать отдельное напряжение к расширенному электроду слишком затратно, поэтому расширенный электрод делают удлинением контакта кр~ области на слой оксида, как показано на рисунке 1.15. В этом случае приложенное отрицательное напряжение к р контакту смещает р-п переход, также обеспечивая отрицательное напряжение на расширенном электроде. Это обеспечивает расширение ОПЗ вдоль поверхности, как показано на рисунке 1.6. В результате уменьшается напряженность электрического поля в точке А, следовательно, увеличивается пробивное напряжение. Однако, высокая напряженность поля может существовать на краю расширенного электрода, в точке В.

Рисунок 1.
Анализ пробоя на краю расширенного электрода выполняется при рассмотрении края расширенного электрода как цилиндрического перехода с окислом под расширенным электродом, который выступает как сильно легированная сторона перехода. Разница в диэлектрических постоянных для

* Расширенный электрод