Анализ результатов измерений
Измерение электропроводности измеренных образцов CdZnTe показало, что удельное сопротивление детекторов, изготовленных из материалов фирмы «Redlen Technologies Inc.», находится в диапазоне (2-6)∙101° Ом см.
Этот диапазон соответствует достигнутому современному мировому уровню. Другие электрофизические характеристики образцов «Redlen», такие как параметр μτи др., были также воспроизводимы и стабильны. У всех образцов измерялись плотности тока при электрическом поле, равном E = 600 В/см. Последняя величина была выбрана как минимально-допустимая, с точки зрения достижения полного обеднения и достижения необходимой дрейфовой длины носителей. Плотность тока на образцах «Redlen» составляет 2-3 нА/см2; таким образом, токи утечки на детекторах фотонного излучения не будет превышать 1-10 нА, удовлетворяя большинству задач.Образцы CdTe и CdZnTe других производителей имеют плотности токов на 1-3 порядка хуже. Заметим также, что испытанные образцы CdZnTe «CrystalsNord» имели небольшие размеры и достаточно высокий уровень токов утечки, которые могут быть также связаны с поверхностными токами. Плотность токов на образцах CdTe «Acrorad» соответствует измеренному удельному сопротивлению 2-Ю9 Ом см. Указанное различие в величинах удельного сопротивления CdTe и CdZnTe более чем на порядок связано с разной шириной запрещенной зоны, что также подтвердилось по измеренной полосе собственного поглощения при определении фотопроводимости. Токи утечки на измеренных при комнатной температуре образцах CdTe ОАО «Гиредмет» имеют слишком большую величину, что ограничивает их применение для решения части задач. При незначительном охлаждении данные образцы могут быть применены для спектрометрии гамма-излучения.
BAX всех исследованных образцов CdTe в совокупности имели квазиомическое поведение. Напротив, вид BAX образцов CdZnTe с золотыми контактами свидетельствует о том, что тип проводимости этих образцов
ближе к n-типу.
Создание воспроизводимых барьерных контактов на полуизолирующих детекторах CdZnTe с минимальными поверхностными и объемными зарядами вблизи поверхности является достаточно трудной задачей.Настоящие исследования эффективности сбора носителей также подтвердили, что транспортные свойства электронов на детекторах CdZnTe гораздо лучше, чем на образцах CdTe. Измеренный параметр μτeдля электронов на партии образцов CdZnTe «Redlen» с размером 10?10?5 мм составил (4-7) ∙ IO'3cm2∕B. Это достаточно хорошая величина, хотя и несколько ниже достигнутого мирового уровня 2∙ IO'2cm2∕B. Необходимо заметить невысокую точность подгонки при определении параметра μτ для этих образцов. Численным образом точность аппроксимации зависимости эффективности сбора электронов выражается величиной χ2, указанной на графиках. Предполагается, что расхождение связано с баллистическим эффектом при измерениях эффективности сбора на толстых 5 мм образцах CdZnTe «Redlen». На этих образцах также трудно было получить достаточно хороший дырочный сигнал для определения параметра μτpдля дырок. Удовлетворительные результаты по эффективности сбора заряда показали образцы, изготовленные из кристаллов CdTe и CdZnTe, созданных в ОАО «Гиредмет» и ЗАО «CrystalsNord». Образцы ОАО «Гиредмет» имели параметр μτeдля электронов, равный 7,7∙ IO'4, образцы ЗАО «CrystalsNord» - 5,6-Ю'5CM2ZB.
Дрейфовые подвижности как электронов, так и дырок, на образцах CdTe «Acrorad» и CdZnTe «Redlen» имеют ожидаемые величины и соответствуют данным, имеющимся в литературе. C другой стороны, значения дрейфовой подвижности в образцах CdTe и CdZnTe, изготовленных в ОАО «Гиредмет» и ЗАО «CrystalsNord», меньше на 20-25%, что указывает на существование в этих образцах большого количества мелкозалегающих центров захвата носителей.
Результаты спектрального анализа примесной фотопроводимости в исследуемых образцах показывают наличие области спектра, в которой
наблюдается повышенная фоточувствительность в диапазоне длин волн 1000- 1400 нм для CdTe и 1000-1600 нм для CdZnTe.
Большая протяженность полосы свидетельствует о нескольких центрах в полупроводниковом материале, связанных с глубокими уровнями. Отношение интенсивностей этой полосы и полосы, связанной с собственным поглощением k=I∏ι∕Iι достаточно хорошо коррелирует с параметрами μτeдля электронов и с энергетическим разрешением исследованных образцов. Это позволяет предположить, что поглощение света в этой области происходит в том числе и с участием уровней, ответственных за захват носителей (прежде всего электронов). При этом переходы электронов на эти уровни при оптическом возбуждении дают примесную дырочную фотопроводимость. Учитывая, что максимум указанной полосы соответствует энергии 1.07 эВ, то уровни, расположенные примерно в области Ec- 0.38 эВ и Ec- 0.5 эВ для CdTe и CdZnTe, соответственно, могут являться центрами захвата электронов. Учитывая, что они проявляются на спектральных зависимостях разных производителей, это дает основание трактовать их как один из видов структурных дефектов.Зависимости фотопроводимости от напряжения можно также использовать для определения параметра переноса в объёме μτeдля электронов.
Для фототока I, предполагая однородное поле Е, можно записать: где Io- ток насыщения.
При подгонке экспериментальной зависимости фототока образца CdZnTe «Redlen» № 27078 определяется параметр транспортного переноса μτe равный 2,4∙ IO'3cm2∕Bпри токе насыщении 1400 нА. Полученная таким образом величина μτeдостаточно близка к аналогичному параметру, полученному по соотношению Гехта.
На образцах CdTe «Гиредмет» (№ 14-13) и «Acrorad» (№ 903-37) зависимость фототока при малых электрических полях имеет форму «пятки»,
свидетельствующую о наличие поверхностной рекомбинации.
Такие зависимости проявляются при засветке фотонами с энергией, превышающей ширину запрещенной зоны. Соответствующее уравнение, описывающее поведение фотопроводимости с изменением напряжения, выглядит как:
где 5 - скорость поверхностной рекомбинации. При подгонке соответствующей модельной функцией можно определить скорость поверхностной рекомбинации, которая на образцеСсПе «Гиредмет» (№14-13) составляет 8-Ю4 см/с и на образце «Acrorad» (№ 903- 37)-5∙ IO5см/с.
Таким образом, резюмируя вышесказанное, можно сделать следующие выводы:
1. Лучшие параметры транспортного переноса μτeэлектронов (4-7) IO'3 cm2∕Bимеют детектирующие структуры CdZnTe производства «RedlenTechnologiesInc.». Другим достоинством материала фирмы «Redlen» является возможность изготовления детекторов больших размеров. Полученные здесь результаты относятся к размерам детектора равным 10?10?5 мм. Эти же детекторы обладают наименьшими токами утечки 1-10 нА (плотность тока при электрическом поле 600 В/см около 2,5 нА/см2) и удельным сопротивлением (2-6)∙101° Ом см. Существенным недостатком, однако, является плохой сбор дырок, ограничивающий применение планарных детекторов невысоким энергетическим диапазоном регистрации. Данные образцы - наилучшие кандидаты для копланарных, стриповых, пиксельных и полусферических детекторов.
2. Следующим по качеству следуют образцы CdTe «Acrorad» с параметром μτeэлектронов, равным 1,8∙ IO'3cm2∕B.Достаточно хорошие данные по сбору дырок (параметр μτpдырок равен примерно l,0∙IO'4cm2ZB) позволяют использовать эти детекторы для спектрометрии энергий гамма-
излучения вплоть до 662 кэВ. Сравнительно невысокое удельное сопротивление образцов, также, как и блочность структуры, ограничивают использование планарных детекторов МПМ типа.
3. Исследованные образцы CdTe «Acrorad» и ОАО «Гиредмет» имеют повышенную величину поверхностной рекомбинации. Причины могут быть разными, например, они могут быть связаны с плохой полировкой или плохой подготовкой поверхности контактов перед осаждением золота.
4. Хорошие параметры транспортного переноса μτeэлектронов на детекторах CdZnTe производства «Redlen» и «Acrorad» подтверждаются отсутствием (малой концентрацией) глубоких и мелких центров захвата носителей, определяемых оптическими спектральными измерениями фотопроводимости.
5. Самые низкие с точки зрения эффективности сбора носителей результаты имеют образцы CdZnTe производства ЗАО «CrystalsNord» (Россия). Параметр транспортного переноса μτeэлектронов на детекторе равный (1-6) ∙10^5cm2∕Bне позволяет использовать эти детекторы для спектрометрии гамма- и рентгеновского излучения. Плохой сбор носителей, по-видимому, связан с захватом электронов на собственные дефекты с энергией, равной примерно Ec- 0.5 эВ. Образцы имеют также низкую дрейфовую подвижность электронов, что свидетельствует о большой концентрации уровней прилипания.
Основные результаты главы опубликованы в работе [А4, А10].
5.
Еще по теме Анализ результатов измерений:
- 3.3.3. Описание, обработка и анализ результатов Результаты и выводы по пилотажному исследованию
- Запись результатов измерений
- Результаты измерений оптических характеристик монокристаллов[††]
- 1.1. Обработка результатов измерений и погрешности вычислений
- 4.2. Результаты эмпирического изучения возрастных особенностей субъективной картины жизненного пути. Выделение целостных жизненных сценариев по результатам осуществления факторного анализа.
- Приложение 2 Результаты измерения производительности СВУ Эксперимент 02.08.05
- Результаты измерения электрофизических характеристик
- Тема 8. Национальная экономика: результаты и измерения
- Тема 15. Введение в макроэкономику. Измерение результатов экономической деятельности
- 4.2.Анализ и методы измерения денежных потоков