Транспортные характеристики детектирующих структур CdTe, CdZnTe

Транспортные характеристики измерялись на планарных CdTe и CdZnTe детектирующих структурах, изготовленных из материала основных отечественных и зарубежных производителей: ОАО «Гиредмет» (Россия); «Acrorad» (Япония); «Redlen Technologieslnc» (Канада) и «eVProducts» (США).

Измерения проводились в вакуумной камере, при температуре 19-21 С. При необходимости, на полученных образцах осуществлялась дополнительная шлифовка, полировка и химическая обработка. На всех образцах, кроме CdTe детекторов фирмы «Acrorad», контакты изготавливались химическим осаждением золота из

золотохлористоводородной кислоты. На образцах CdTe фирмы «Acrorad» использовались платиновые электроды.

На подготовленных образцах измерялись амплитудные спектры альфа- частиц от источника ²³⁹Pu при разных напряжениях согласно разработанной методике выполнения измерений. На рисунке 4.38 показаны спектры, полученные при регистрации альфа-излучения источника ²³⁹Pu на CdZnTe детекторе № 663003 («Redlen») при напряжениях 10 В, 20 В, 30 В, 50 В и 200 В.

Толщина образца составляла 2,46 мм. Облучение осуществлялось со стороны катода. Лучшее энергетическое разрешение по линии 5157 кэВ составило 1,57%.

Рисунок 4.38. Амплитудные спектры альфа-частиц от источника ²³⁹Pu, измеренные на образце CdZnTe (№ 663003 «Redlen») при напряжении 10 В-200 В

Спектры, полученные при сборе дырочного заряда на том же образце, показаны на рисунке 4.39.

Рисунок 4.39. Энергетические спектры альфа-частиц от источника ²³⁹Pu, измеренные на образце CdZnTe (№ 663003 «Redlen») при напряжениях 80 В - 250 В. Дырочный сбор. Время формирования 4 мкс.

На рисунке 4.40 показаны энергетические спектры, полученные на образце № 15480 толщиной 2,94 мм от фирмы «eV Products». Энергетическое разрешение по линии 5157 кэВ составило 2,1 %.

На рисунке 4.41 показаны спектры, полученные при регистрации альфа-излучения источникана образце CdZnTe № 19785 «Redlen»

размером 10? 10?5 мм при напряжениях 20 В; 60 В, 150 В и 360 В.

Расчет величин переноса заряда μτдля электронов на детекторах CdZnTe, произведенных фирмами «Redlen» и «eV», показали, что они находятся в пределах (3-4)∙10^^,см²/В. Данные значения μτ,а также хорошее энергетическое разрешение по альфа-излучению, свидетельствуют о достаточно высоком уровне качества и однородности материала.

Рисунок 4.40. Амплитудные спектры альфа-частиц от источника измеренные на образце CdZnTe (№ 15480 от фирмы «eV») при напряжениях 10 В-200 В

Транспортные характеристики на детекторах, изготовленных из отечественного материала CdZnTe производства ОАО «Гиредмет», находятся в диапазоне, не превышающем (0,5-l,0)∙10^^,cm²∕B. По этому показателю CdTe и CdZnTe, выращенный в ОАО «Гиредмет», уступает лучшим зарубежным фирмам. Данные параметры позволяют использовать такой материал для производства детекторов работающих в токовом и радиометрическом режиме, которые можно применять в аппаратуре контроля 112

технологических точек АЭС и диагностики физических процессов ядерно- энергетических установок.

Рисунок 4.41. Амплитудные спектры альфа-частиц от источника ²³⁹Pu, измеренные на образце CdZnTe (№ 19785 «Redlen») при напряжениях 20 В - 360 В

На одном образце был зафиксирована величина μτдля электронов, равная 1,03 ∙10^³cm²∕B, что свидетельствует о прогрессе, достигнутом при выращивании материала в последнее время. Необходимо также отметить, что детекторы, изготавливаемые в настоящее время из материала ОАО «Гиредмет», достаточно тонкие. Удельное сопротивление детекторов почти на 1,5-2 порядка уступает лучшим мировым результатам. Типичные спектры амплитудного распределения импульсов от альфа-частиц источника ²³⁹Pu, измеренные на образце CdZnTe ОАО «Гиредмет» при разных напряжениях, показаны на рисунке 4.42. Энергетическое разрешение по линии 5157 кэВ составило 2,4 %.

Результаты по измерению транспортных характеристик приведены в таблице 4.17. В таблице также указаны удельное сопротивление и геометрические размеры образцов.

Рисунок 4.42. Амплитудные спектры альфа-частиц от источника ²³⁹Pu, измеренные на образце CdZnTe (№ 7-16 ОАО «Гиредмет») при напряжениях 65 В - 195 В

Таблица 4.17. Характеристики CdZnTe различных производителей

C целью численного определения влияния величины постоянной времени формирования спектрометрического тракта на значение μτдля дырок, на образце №4-16 измерения транспортных характеристик проводились при разных временах формирования в диапазоне от 1 до 10 мкс. Из зависимости, приведённой на рисунке 4.43, видно, что измеренное

значение μτсущественным образом зависит от времени формирования спектрометрического усилителя, что подтверждает важность выбора времени формирования в соответствии с соотношением (2.1).

Рисунок 4.43. Зависимость расчетных величин μτдля дырок от выбора времени формирования тракта

Для определения подвижности носителей заряда измерялись (при сборе электронов и дырок) соответствующие времена нарастания t_Hвыходного сигнала с предусилителя и строилась зависимость величины t_Hот обратного напряжения 1/U (рисунок 4.45). Типичная осциллограмма фронта нарастания выходного импульса на детекторе 14-13 приведена на рисунке 4.44.

Подвижность μ определялась из соотношения:

где к - наклон прямой из рисунка 4.45.

Подвижности носителей на образцах CdZnTe, изготовленных в ОАО «Гиредмет», составили примерно 803 cm²∕Bc для электронов и 92 cm²∕B c для дырок. На исследованных CdTe детекторах, изготовленных из материала

115

фирмы «Redlen», подвижности составили 960 cm²∕B∙c и88 cm²∕B∙c для

электронов и дырок, соответственно.

Рисунок 4.44. Осциллограмма фронта нарастания выходного импульса с предусилителя на детекторе 14-13

Рисунок 4.45. Зависимость времени нарастания выходного импульса с предусилителя от обратного напряжения на детекторе 14-13

Результаты измерения транспортных характеристик CdTe производства фирмы «Acrorad» представлены в таблице 4.18. В таблице также указаны удельное сопротивление и геометрические размеры образцов. Амплитудные спектры альфа-частиц от источника ²³⁹Pu, измеренные на образцеСбТе (№ 0903-1302-35) при разных напряжениях, показаны на рисунке 4.46.

Измерение подвижности электронов показало, что эта величина на образцах CdTe «Acrorad» составила 1060 cm²ZB-c.

Рисунок 4.46. Амплитудные спектры альфа-частиц от источника ²³⁹Pu, измеренные на образце CdTe «Acrorad» при напряжениях 29 В - 183 В

Таблица 4.18. Характеристики CdTe фирмы «Acrorad»

4.4.9.