Кремниевый детектор ионизирующего излучения

Кремниевый детектор ионизирующего излучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. КРЕМНИЕВЫЙ ДЕТЕКТОР ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ с поверхностным барьером, состоящий из полупроводниковой кремниевой пластины с полированийми поверхностями и имеющий выпряШякщий пе'реход на одной поверхности и резистивный слой, формирующий >& позиционную чувствительность на другой поверхности, отличающий-с я тем, что, с целью обеспечения позиционной чувствительности у детек** тора на основе кремния р-типа прово- ' димости, по обе стороны кремниевой пластины сформированы пленки германия, а резистивный слой нанесен поверх одной из них, при этом обедненная носителями аона растянута на всю толщину детектора.2. Детектор по п.1, о т л' и ч аю 1ц и и с я тем, что, с цель1о обес- ' печения позиционной чувствительности по двум координатам на. детекторе из кремния р-типа проводимости,.резистивный слой нанесен поверх пленок Германия 'с обеих сторой кремниевой • пластины, причем омические участки , слоев расположены во взаимно перпендикулярных направлениях.(/>&G:^^8 ^ у'1Zв>&. •Ч§00<^

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. 67

GO 4 Н 01 Т 31/02, G 01 Т 1/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ИЪ

° °

° »

ЪФ юг. 1 (21) 2521541/18-25 . с я тем, что, с целью обеспечения (22) 30.08.77 - позиционной чувСтвительности у метек (46) 15.07.88. Бюл. У 26 . . . тора на основе кремния р- ипа прово- (72) В.В.Авдейчиков . : . димости, по обе стороны кРемниевой (53) 621.387,462(088,8) пластины сформированы"пленки герма(56) реп.R.Â., Awcock N.L,, IEEE ния, а резистивный: слой нанесен по"

Trans. Nucl Sci, 15, В 3, 1968, . верх одной из них, при этом обед» р. 290, :. .- . ненная носителяии эона -paemsyya на

Изв. AH СССР сер, физ. 3, т, 40,, всю толщину детектора, В 6, 1976, с, 1266. ::::-: : -. 2. Детектор по п.1, о т л и ч а,(54)(57) 1. КРЕМНИЕВЫЙ ДЕТЕКТОР ИОНИ- ю гц и и с я тем, что, с цеаью обесЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИИ с поверхнос гйым: печения позиционной чувствительностй барьером, состоящий из полупроводни- по двум координатам на детекторе Йз ковой кремниевой пластины с полиро-: . кремния р-типа проводимости,.резйсваннйми поверхностями и имекиций вы- травный слой нанесен поверх .аленок . "* пряйляющий переход на одной поверхно- i.åðìàíèÿ с обеих сторой кремниевой " сти и резистивййй слой, формирующий ° . пластины, причем омические участки, Е позиционную чувствительность на дру- слоев расположены во взаимйо Иерпен to@ поверхности, о т л и ч а ю щ и й- ; дикулярных направлениях. с„, \

/ ! . 673089

Изобретение относится к приборам зистивного слоя) определяемая коор- и методам экспериментальной физики. динатой попадания частицы при этом

Э

Предлагаемыи детектор может быть ис- " сопротивление слоя равно 1 . Полный

5 пользован для одновременной.регистра заряд частицы (или полная энергия) ции энергии частицЫ и коордийаты по- региСтрируется предусилителем, вклюпадаиия на детектор йли двух"коорди- ченньщ к р-и-переходу. Принцип регинат и энергии. .:.:-:- :-::,. :,:- :.: ; ... страции координатй является общим для

Поверхностйо- барьерййе кремниевые " детекторов типа Si(Li) и Si(Au) детекторы используются для регистра- $0 Во втором типе детекторов позициную поверхность с одной сторбйы, слу- Оба типа Предложены и описаны.кон акты к слою золота и сло1о омиФес - : ности. ной зонй используют либо .вйсокоомный : :2) Сопротивление необедненной части кр - тийа проводймо .тй," либо " - детектора (базы) : дблжно бытЬ бдно- компенсируют исходный кремний р-- тйпа ., Родно. Уда ь координатной оси детекбарьера упояянутым образом - . =:.- . : " :- л я, то тре уР Р У нутым образбм4 -"- -. " " лЕНием рЕЗИстивного. слОя, Это требу-, одй кодрдМа йоп; ан зауяженйой детекторов. eefo oHeBo4e

he йа ойфедженн 4 часть рабочей не может " создать однородюй матери " " поверхноети детектора соэдаетСя" следуют им образом. Вместо омического об-..

@ ой из высокоомного ма ерина, 45 "еслй зонУ Р-и-пеРехода РастЯнУть на

Eja1e3j34ep вис та. Речист .й m ой .,- всю глУбийу" Кремниевой шайбы. Но в

Алеет йоверхностное сопро иенИе . ".: таком Ы б ае резко вЫРастает шум обм т с азаннб„-o со от ей4я, под-. ... "ûé Усилжель кл я к одному кон ыоя зарядочув- 5 >- Р ствительный предусилйтель, а второй конец — заземпяя. При этом рредусили- . ет очень"м Й Я сопРотйвлением и Й .тейь peFHcTpmyeT тоу ькоо часть полно- годится в" качестве делителя. Решение

-го зарха 0cBo6O54aeMoro заряженной ",РМжмь.ив екции состоит в использочастицей в обедненной зоне детек.,ра 5 "" диффУЗНОРО или им ат Рованного обратного контакта. щ — где х .- часть поверхностного . .. ель пРе1У агаемого изобРетеииЯ—

xR

1 э обеспечить высокую позиционную чувсОпротивления обратного койтакта (Ре- "ствительность у детектора на основе

3 673089 . 4 кремния р-типа проводимости и сохра- нет для детекторов на основе кремния нить высокое энергетическое разреше- и-типа проводимости и для Si (Li). ние, свойственное непозиционным де- Значение смещения,.необходимое для текторам. достижения обедненной зоной обратного

Согласно изобретению поставленная контакта, можно определить по энерцель достигается тем, что по обе сто- гетическому разрешению 4-частиц, оброны кремниевой пластины сформирова- лучаемых детектор со стороны поверхны пленки германия, а резистивный ности. слой напаян наверх одной из них, при 10 . В предлагаемом детекторе можно обэтом обедненная носителями зона рас- лучать любую поверхность заряженными тянута на всю толщину по дзум коорди- частицами, йоскольку детектор имеет натам, реэистивный слой нанесен по- . обедненную зону на всю толщину кремверх пленок германия с обеих сторон ниевой пластййы, т.е. является ф Е-декремциевой пластины, причем оптичес- 15 тектором, Пленка германия формирует кие участки слоев расположены во вза- инверсную проВодимьсть сё -Стороны имно-перпендикулярных направлениях . 3 и-р-перехода и является йе пвкектиНа фиг.1 представлена схема пред- - рующим контактом со estop! ойй (1) об лагаемого детектора с позиционной . ратного контакта. Поверхностное сопчувствительностью вдоль оси Х со сто-20 ротивление пленки германий для iiepeроны обратного контакта 1 кремниевой менной составляющей тока >, 10. кОм, пластины 2. Кремний имеет проводи-, :.: что почти в 10 раз больне eorrpî èéмость р-типа. Со стороны переднего ления:пленки"висмута, поэтому вклаД контакта 3 на травленную химическим плейки германия в эффекти9йбе сопрообразом поверхность нанесена пленка .25 тивление контакта меньше. 0,12., германия 4 и на чуть меньшую площадь В предлагаемом детекторе об,. поповерх пленки германия йанесена плей- верхности йдейтичны по своим .физическа проводящего меФалла 5, служащего .. ким свойствам - поверхностно-барьер-. контактом, например алюминий. Со сто- ный переход сформирован плейкой герроны обратного контакта 1 вакуумным j0 мания на обейх поверхностях. Поэтому распыпением нанесена пленка гермайия к контакту (10) можйо прикладывать и

6 на полированную химическим образом " знак "минус" внешнего напрйженйя сме- поверхность. Поверх пленки германия,. щения, тогда зла п-.р- перехода.йачнет на площадь чуть мейьше -нанесена напы- . расти со стороны поверхности (1). Тип . лением.в вакууме ййейка высокоомного напыпяемих электродов .(7) и (5) не металла 7, например висмута с поверх- влияет на качество детектора-; .ПоэтомУ

35 костным сопротивлением 5- 10 кОм. Ha. . . структуру, подобную созданной на rio месте контактов 8 и 9 к пленке вис!«У-;.. ..верхности {1), можно создать и на flî та допыляют висмут до толстого слоя.:.: верхности (3), только направление колибо другой проводящий металл, чтобы ординатной чувствительности у позер снизить сопротивление в контактах-до нуть на 90 . К новый контактаМ, ана

40 нескольких Ом, либо долей Ома. KOHTcUcò логичным (8) и (9), подсоединяют за

9 заземляют. С контакта 8 снимают по- рядбчувствитейьные йредусВлителй, зйционный сигнал xE/l„. С контакта 10 каждый из которых регистрирует часть снимают сигнал Е полной энергии-заря-" (1 «!1Е, женной частицы,-Для этого через за- : амплитуды yE/1> и. . 1 где 4

РЯдочУвствитель ыи предУск титель к сопротивление поз рионннрго слоя по контактУ 10 подают напРЯжение обРаФ- :.Оси у Полная а„итуда.сигнй а.aom- !! Ф! чается суммироваййем амплитуд от, обо чтобы обедненная носителями эона до- и, предусилителей . По координате х стигла обРатного контакта 1. Зто Ус- .в„л ч ние обычное, как показано на

50 ловие необходимо для Работы предлага-; фиг.1, таким образом-достигается riîемого детектора, так как при неполном . и бронная чувствительность- детектора истощен™м форм энергетйеской лин по двуМ координатам. На детекторе иэ искажается благодаря эффекту частич- кремния и-типа проводимости позицион- ной компенсации положительных носите- . ная чувствительность по второй коор-55. лей тока в области вне обедненной зо- динате достигается создайием второго н электронами, инжектированными с . Резистивного слоя сложньж методом id обратнага контакта. Подобного явлений планта ии атомов фосфора

5 673089, . 6

Способ изготовления предлагаемого ванные электроникой подключенной к дреЁектора сосстсоит" в "слесдунпдем."Й етм- контактам (8) и (10) соответственно. ПйрйуЮ пластину р-типа проводймоСти Предлагаемьй детектор имеет следушлифуют абразивным порошком -до кднеч- ющие преимущества по сравнению с про-.

5 ного размера зерна М7 или N5. Очищают . тотипом: плсастину от загфязнеонйй обычййм спо- 1. Позволяет использовать кремний собом. Травят обе сторонй одновремен- р -типа проводимости но в травителе типа CP-ЧА состава 2. Разброс сопротивленйя кремния

HF:ÍN0 :СН .СООН . 1:4:6, что обеспе- jo вдоль кокординаты не влияет на точчивает малую скорость травления и од- ность позиции. нородный поверхностный потенциал бу- 3. Энергетическое разрешение дедущего детектора. Стравливаот Разру- ". тектора сОХраняЕтся таким же как и У шенный слой на глубину 50-100 мк с непозиционного. каждой стороны. Затем нкапйЬгяс юн Ф в ва- 15 4. Яоэможно создание простым спо-У кууме {1-2) ° 10 мм Hg слой "iioii7йРО . собом" позсицйоонной чувствительности водникового германия по 15-25 мгк/см по двум координатам. йа ОбЕ ПОВЕрХНОСтИ. ДЛя дЕФЕКстбрас С 5. ИСйОЛЬЗсОВаНИЕ р-тИПа КрЕМНИя ппозйционной чувствительностью по од- - "опрекделяет повышенную радиационную ной косордйнакте " напыпяюст слой вМ ИУ- . 20 устойчтийосстьс "прибора 10-50 раз по та, контролируя сопротйвле)йге Женки. сравнению с приборами на основе кремдо значения 5-10 кОм. На места кон- ния и-типа и 10. по сравнению с детактов допьшяют вкиссмуту "одо- с!ЫФЪтрй пе " тектораМи на основе Si (Ы) ° ния 1 Ом. (фиг.1) Яа обратн ю Моро На фиг,2 представлено энергетичес-.

, ну пластинки напыляют проводящий.кон- 25 кое .yàçôåøåéèå детектора для Ф-часттнаркстт ; например алюминий или золото. тиц источника Pu + Po + "" Рп ,Для детектора с позиЦионной чувсrsH облучаеййх :-со стороны позиционной телькнростсью:-пь двум координатрам йа 9< чувдствитЕльуности со стороны переднего

РатНОй СтбРОНлЕ СРОЗДаЮт СТРУКТУРУ С КОНтаКта. ДЛИНа ПОЭИцИОННО-ЧУВСтВИ выеокосомййи слоем, только найРатвле- 30 тельного сгноя равна 27 мм. Позиционо ние координаты сдвигают на 90 . По-" ":. ная линейность = 1 ЗЙ. Толщина детекзиция попадайия заряженной частйсцсы"s тора 0,55 мм, удельное сопротивление детектор определяется как д Е„ /Е, где кремния р-типа проводимости 30 кОм х ьЕ„ айи итуды частицы, зарегистрйро-" 673089.. Put.2 .

Техред M.дидци Корректор Э.ЛонМакова

- Тираж 746 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР.по делам изобретений и открытий

Редактор Н.Сильнягйна

Ива»

Заказ 3839,1l3035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

»В»

Производственно-полиграфическое йредпрйятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4