Створення та модифікація структур Me-CdZnTe-Me для детектування гамма-випромінювання - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукРобота виконана в Національному науковому центрі “Харківський фізико-технічний інститут” НАН України, м. Науковий керівник кандидат фізико-математичних наук, Тихоновський Михайло Андрійович, Національний науковий центр “Харківський фізико-технічний інститут” НАН України, начальник лабораторії ІФТТМТ ННЦ ХФТІ Офіційні опоненти: доктор технічних наук, Білоус Віталій Арсенійович, Інститут фізики твердого тіла, матеріалознавства та технологій ННЦ “Харківський фізико-технічний інститут” НАН України, м. Захист відбудеться “27 ”лютого_ 2006 р. о _ 16 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.245.01 при Інституті електрофізики і радіаційних технологій НАН України, за адресою: 61103, м. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту електрофізики і радіаційних технологій НАН України: 61024, м.Розробка і створення сучасних детекторів ?-випромінювання вважається особливо актуальним завданням для України, з огляду на наслідки Чорнобильської аварії та загальний рівень техногенного забруднення. Твердотільний напівпровідниковий детектор являє собою напівпровідник з нанесеними на його протилежні грані металевими контактами, тобто структуру метал-напівпровідник-метал (МНМ). Електрофізичні та детектуючі характеристики такої структури залежать як від властивостей самого напівпровідникового матеріалу, так і від властивостей межі розподілу метал-напівпровідник, матеріалу і способу виготовлення контакту. Дисертаційна робота виконана в Національному науковому центрі “Харківський фізико-технічний інститут” і повязана з: державною програмою “Державне замовлення науково-технічної продукції” (реєстраційний номер 6.01.11) “Розроблення і впровадження комплексу фізичних засобів вимірювань і контролю ядерних випромінювань на основі досконалих напівпровідникових монокристалів типу A2B6 і A3B5 з метою ужорсточення контролю та підвищення безпеки атомних станцій і обєкту “Укриття” України”, програма виконувалася відповідно до наказу Міністерства освіти і науки України від 16.02.2001 за № 71; багатогалузевою науково-технічною програмою “Програма проведення фундаментальних досліджень по атомній науці й техніці Національного наукового центра “Харківський фізико-технічний інститут” на 2001-2005 р.р., що виконувалася відповідно до розпорядження КМУ від 13.09.01. Для досягнення поставленої мети необхідно було послідовно розвязати такі задачі: детектування гамма випромінювання напівпровідниковий розрахувати в широкому енергетичному діапазоні ефективність реєстрації випромінювання кристалами CDZNTE різної товщини і визначити енергетичні інтервали застосування твердотільних структур Me-CDZNTE-Me з омічними і барєрними контактами;Особливу увагу приділено технології одержання структур Me-CDZNTE-Me і проблемі формування контактів на кристалах CDZNTE. Наведено результати досліджень, які свідчать про те, що використання теорії Шоттки для вибору матеріалу контакту з напівпровідником CDZNTE (CZT) не дозволяє гарантовано одержувати омічні або барєрні контакти Me-CDZNTE внаслідок наявності на поверхні кристалів оксидів і обірваних звязків. Проаналізовано можливості детектування ?-випромінювання структурами Me-CDZNTE-Me з омічними та барєрними контактами. Звернуто увагу на той факт, що електрофізичні характеристики твердотільних структур Me-CDZNTE-Me можуть бути поліпшені за допомогою термічної обробки, однак дані для вибору оптимального режиму такої обробки та для розробки інших методів цілеспрямованого поліпшення властивостей таких структур практично відсутні. Для встановлення фізико-технологічних критеріїв якості отриманих структур була запропонована універсальна еквівалентна електрична схема структури МНМ, що дозволяє диференційовано розглядати кожний з контактів як паралельно включені опір і діод і напівпровідниковий кристал.На основі цих результатів розвязано важливе науково-практичне завдання, що полягає в створенні твердотільних структур на основі напівпровідникової сполуки CDZNTE з контактами різного типу (барєрні, омічні), виборі оптимальної структури та розробці методів її модифікації шляхом різних зовнішніх впливів для ефективної реєстраціївипромінювання в широкому діапазоні енергій. Me-CZT-Me з барєрними контактами, товщина збідненого шару в яких ~ 100 мкм, дозволяє ефективно реєструвати випромінювання з енергією, що не перевищує 100 КЕВ. Для детектування квантів з більшою енергією доцільно створювати структури Me-CZT-Me з омічними контактами. На основі структур Au-CZT-In створені детектори для реєстрації низькоенергетичного-випромінювання, що характеризуються малим струмом витоку ~ 0,7 НА (Ua = 60 В) і розподіленням по енергії ~ 9 КЕВ (Eg = 59,5 КЕВ). Термічна обробка у повітрі при температурі » 140°C знижує значення струму витоку на 1…2 порядки, що дозволяє одержати детектор для реєстрації низькоенергетичного ?-випромінювання з низьким рівнем шумів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ