Шрифт
Интервал
Цветовая схема
Изображения
На главную
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ИМ. А.В. РЖАНОВА
Сибирского отделения Российской академии наук
ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЯ
Cоздание физико-технических основ формирования детекторов ядерных излучений нового поколения на базе полупроводниковых и химических технологий, высокочистого кремния и сцинтилляционных кристаллов

Характеристика

  • разработана физико-математическая модель и отработаны алгоритмы двумерного моделирования распределения основных физических параметров лавинных диодов (ЛД) в зависимости от основных технологических и топологических особенностей приборов,
  • разработаны, изготовлены и охарактеризованы макетные варианты дискретных детекторов двух типов – кремниевые pin-диоды и лавинные диоды с латерально уширенной линией pn-перехода,
  • разработан и отлажен технологический маршрут изготовления макетных кристаллов дискретных детекторов (среднее время до изготовления - 2-3 месяца), отработан вариант их размещения в корпусе с внешними электрическими выводами;
  • разработаны и отлажены методики предварительного тестирования детекторов как в ИФП, так и в условиях газодинамической ловушки (ГДЛ) в ИЯФ, получены экспериментальные данные по отклику детекторов на ионизирующие излучения различных видов;
  • разработаны и отлажены методики выращивания сцинтилляционных кристаллов "под размер" детекторов, опробованы варианты их сопряжения друг с другом;

Поперечный разрез двух элементов детектораВнешний вид кристаллов линейки лавинных диодов на кремниевой пластине

На рис. представлен поперечный срез структуры с двумя ячейками линейки ЛД. Частицы проникают через внешнюю p+ область диода на глубину, которая зависит от энергии частиц. Для протонов с энергией 3.02 МэВ пробег составляет около100 мкм. В процессе торможения происходит рождение электронно-дырочных пар. Пары разделяются в электрическом поле и затем регистрируются.

Технико-экономические преимущества

Высокая чувствительность лавинных диодов к проникающим излучениям обусловлена тем, что в них генерированные светом носители заряда, проходя через p-n переход, приобретают в сильном электрическом поле перехода (более 105 В/см) энергию, достаточную для ударной ионизации атомов решетки и создают на своем пути вторичные носители заряда. В результате токовый сигнал за счет лавинного умножения многократно увеличивается.

Области применения

ЛД используются в качестве детекторов проникающих излучений. Такие ЛД в комбинации со сцинтилляционными кристаллами применяются в экспериментальной ядерной физике и физике частиц, а также позитронной эмиссионной томографии (в том числе для позитронной томографии головного мозга человека).

Лаборатория молекулярно-лучевой эпитаксии элементарных полупроводников и соединений А3В5 (О.П.Пчеляков, И.Б.Чистохин ).

назад