Исследования и изготовление сенсоров на основе CdTe и CdZnTe
- Сенсоры гамма-излучения из полупроводниковых соединений CdTe и CdZnTe
- Процесс изготовления сенсоров из CdTe, CdZnTe и ZnSe для блоков детектирования гамма-излучения
- Вольт-амперные характеристики Au/CdZnTe/Au-детекторов
- Исследования радиационной стойкости детекторов из CdTe и CdZnTe
Сенсоры гамма-излучения из полупроводниковых соединений CdTe и CdZnTe ↑
На основе полупроводниковых соединений CdTe (CdZnTe) в ННЦ ХФТИ создано новое поколение сенсоров ионизирующего излучения, которые имеют высокую эффективность счета γ-квантов, высокое спектральное энергетическое разрешение, высокую чувствительность к излучению при малых размерах и, что особенно важно, во время работы не требуют принудительного глубокого (77 К) охлаждения.
Процесс изготовления сенсоров из CdTe, CdZnTe и ZnSe для блоков детектирования гамма-излучения ↑
Термообработка ↑
Контакты ↑
Палладиевый омический контакт к высокоомному CdZnTe: палладиевые покрытия тверже золотых (в 3-5 раза), сохраняют способность к пайке даже после пребывания в агрессивных средах, обладают большей износостойкостью по сравнению с Au-покрытиями.
Создана новая технология химического нанесения Pd и Au-Pd-контактов, обладающих высокой адгезионной способностью, повышенной механической прочностью и возможностью достаточно простого регулирования толщины покрытия. Au-Pd-контакты обеспечивают эксплуатационные характеристики структур не хуже, чем стандартные Au-контакты.
Пассивация ↑
Методы пассивации боковой поверхности СZT детекторов:
Химическая пассивация ↑Для улучшения временной стабильности и предотвращения увеличения токов утечки детекторов обычно используется химическая пассивация в перекисных растворах и Е-травителе.
Ионно-плазменная пассивация ↑Разработан метод пассивации боковой поверхности детекторов химически стабильными и механически прочными покрытиями на основе окислов МеО2 (TiO2, Al2O3, ZrO2, HfO2) методом ионно-плазменного напыления, что позволило повысить сопротивление CdZnTe детекторов до ~ 2×1011 Ом и значительно снизить токи утечки.
Лучшие характеристики получаются при плазмохимическом покрытии оксидом HfO2. [A.V. Rybka et al.]
Разработан метод электрической изоляции CdZnTe детекторов гамма-излучения путем пассивации боковой поверхности полимерным покрытием из парилена (поли-пара-ксилилена).
Покрытие наносится из газовой фазы, после предварительной очистки в магнетронном разряде, и обеспечивает надежную изоляцию поверхности детектора от воздействия различных факторов окружающей среды.
После пассивации темновой ток снижается до ~ 3 нА (при напряжении 300 В), улучшается сбор заряда неравновесных носителей и значительно увеличивается временная стабильность работы, т.е , срок службы детекторов.
Вольт-амперные характеристики Au/CdZnTe/Au-детекторов ↑
Характеристики приведены для детекторов с контактами, изготовленными традиционным методом: травлением в 5% бром-метаноле и химическим осаждением Au из раствора золотохлорводородной кислоты.
Структура Au-p-CdZnTe-Au, получаемая химическим осаждением Au, имеет линейную омическую ВАХ в широком интервале напряжений.
Исследование температурной зависимости сопротивления CdTe и CdZnTe детекторов в диапазоне - 30 ... + 70°C, позволило оптимизировать режимы работы приборов путем учета поправок в дозиметрических измерениях в токовом режиме работы.
Исследования радиационной стойкости детекторов из CdTe и CdZnTe ↑
Устойчивые радиационные дефекты накапливаются при продолжительном облучении гамма-квантами и, несмотря на небольшое сечение их образования, при значительных дозах делают материал непригодным. Предельные поглощенные дозы для CdTe и CdZnTe составляют ~200 кГр и ~800 кГр соответственно. Предельные дозы для дозиметрических детекторов существенно больше, чем для спектроскопических приборов.
Облучение дозиметрических детекторов гамма-квантами проводилось в поле тормозного излучения линейного ускорителя электронов, работавшего с энергией 11 МэВ и средним значением тока пучка 430 мкA. Мощность поглощенной дозы тормозного излучения составляла 7,5 Мрад/час (75 кГр/час).
