ДЕТЕКТОРИ НА ОСНОВІ НАПІВПРОВІДНИКІВ Cd(Zn)Te ДЛЯ РЕЄСТРАЦІЇ РЕНТ-ГЕНІВСЬКОГО І ГАММА-ВИПРОМІНЮВАННЯ
DOI:
https://doi.org/10.15407/geotech2020.32.071Ключові слова:
CdTe, CdZnTe, лазерне опромінення, легування, бар’єрна структура, p-n перехід, діод, детектор.Анотація
У даній роботі наведено результати з розробки методики лазерного легування і створення діодних структур на базі напівпровідників Cd(Zn)Te, що зумовлено його привабливими фізичними характеристиками. Елементи цієї сполуки мають порівняно великі атомні числа, значний поперечний переріз для фотоелектричного поглинання, достатню ширину забороненої зони і, відповідно, можуть мати досить високий електричний опір. Все це є тими перевагами, які роблять Cd(Zn)Te основним і перспективним матеріалом для ядерних детекторів, що можуть функціювати за кімнатної температури (без охолодження) і, як свідчать численні дослідження в усьому світі, проводиться інтенсивна робота з конструювання на базі Cd(Zn)Te інструментів для детектування та вимірювання рентгенівського і гамма-випромінювання та формування зображень. Необхідність такого приладу зумовлена багатьма важливими чинниками. Одними з глобальних проблем сучасності є попередження техногенних катастроф, ліквідація їх наслідків і запобігання терористичним актам. В Україні вирішення цих проблем набуває особливого значення, оскільки наша держава є однією з країн із дуже деградованим навколишнім середовищем, зокрема через радіоактивне забруднення внаслідок Чорнобильської катастрофи, неефективної утилізації боєприпасів, технічних проблем у промисловості і т.п. З іншого боку, вирішення зазначених проблем спричиняє інтенсивні дослідження в усьому світі для того, щоб розробити портативні інтелектуальні системи, за допомогою яких можна ефективно виявляти та розрізняти небезпечні предмети і радіонукліди, а також робити об’єктивний експрес-аналіз навколишнього середовища і матеріалів на предмет радіоактивності. Окрім необхідних функціональних параметрів, зокрема, високої енергетичної роздільної здатності, ці системи повинні мати малі розміри, бути не енергоємними, щоб забезпечувати вимірювання тривалий час і не потребувати складного та особливого обслуговування.
Посилання
Zanio K. Cadmium telluride, Semiconductors and Semimetals. Vol. 13. New York: Academic Press, 1978. 235 p.
Sellin P.J. Recent advances in compound semiconductor radiation detectors. Nucl. Instrum. Methods A. 2003. Vol. 513. P. 332-339.
Owens A., Peacock A. Compound semiconductor radiation detectors. Nucl. In-strum. Methods A. 2004. Vol. 531. P. 18-37.
Yadav J.S., Savitri S., Malkar J.P. Near room temperature X-ray and γ-ray spectroscopic detectors for future space experiments. Nucl. Instrum. Methods A. 2005. Vol. 552. P. 399-408.
Takahashi T., et al.. High-resolution Schottky CdTe diode for hard X-ray and gamma-ray astronomy. Nucl. Instrum. Methods A. 1999. Vol. 436, issues 1-2. P. 111-119.
Kosyachenko L.A., et al.. Electrical characteristics of Schottky diodes based on semi-insulating CdTe single crystals. J. App. Phys. 2007. Vol. 101, No 1. P. 013704-1-013704-6.
Kosyachenko L.A., et al.. Surface-barrier p-CdTe-based photodiodes. Semicond. Sci. Technol. 1999. Vol. 14. P. 373-377.
Hatanaka Y., Niraula M., Nakamura A., Aoki T. Excimer laser doping for II-VI semiconductors. Appl. Surf. Sci. 2001. Vol. 175-176. P. 462-467.
Gnatyuk V.A., Aoki T., Hatanaka Y., Vlasenko O.I. Metal-semiconductor interfaces in CdTe crystals and modification of their properties by laser pulses. Appl. Surf. Sci. 2005. Vol. 244, No 1-4. P. 528-532.
Aoki T., et al.. Study of a CdTe high-energy radiation imaging device fabrication by excimer laser processing. Phys. Stat. Sol. (c). 2004. Vol. 1, No 4. P. 1050-1053.
Gnatyuk V.A., et al.. Defect formation in CdTe in the act of laser-induced doping and application to the manufacturing nuclear radiation detectors . Phys. Stat. Sol. (c). 2006. Vol. 3, No 4. P. 1221-1224.
Gnatyuk V.A., Vlasenko O.I., Levytskyi S.N., Aoki T. Electrical and photoelectric properties of M-p-n CdTe diodes. Proceed. of The 6th International Conference on Global Research and Education: Inter-Academia 2007 and The 2nd Inter-Academia for Young Researchers Workshop. 2007. Vol. I. P. 446-455.
Gnatyuk V.A., Aoki T., Gorodnychenko O.S., Hatanaka Y. Solid-liquid phase transitions in CdTe crystals under pulsed laser irradiation. Appl. Phys. Lett. 2003. Vol. 83, No 18. P. 3704-3706. 14. Gnatyuk V.A., Aoki T., Nakanishi Y., Hatanaka Y. Surface state of CdTe crystals irradiated by KrF excimer laser pulses near the melting threshold. Surf. Sci. 2003. Vol. 542. P. 142-149.
Байдуллаева А., Буллах М.Б., Власенко А.И., Ломовцев А.В., Мозоль П.Е. Динамика развития поверхностных структур в кристаллах р-CdTe при облучении импульсным лазерным излучением. ФТП. 2004. Т. 38, вып. 1. С. 26-29.
Байдуллаева А., Власенко А.И., Ломовцев А.В., Мозоль П.Е. Создание переключающих элементов с памятью лазерной обработкой кристаллов CdTe. Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2001. № 3. С. 36-37.
Golovan L.A., et al.. Evaporation effect on laser induced solid-liquid phase transitions in CdTe and HgCdTe. Solid State Commun. 1998. Vol. 108, No 10. P. 707-712.
Wei Su-Huai, Zhang, S.B. First-principles study of doping limits of CdTe. Phys. Stat. Sol. (b). 2002. Vol. 229. P. 305-310. 19. Gnatyuk V.A., et al.. Modification of the surface state and doping of CdTe and CdZnTe crystals by pulsed laser irradiation. Appl. Surf. Sci. 2009. Vol. 255. P. 9813-9816.
Байдуллаева А., Даулетмуратов Б.К., Власенко А.И., Гнатюк В.А., Мозоль П.Е. Фотоэлектрические свойства пленок теллурида кадмия, подвергнутых лазерному облучению. ФТП. 1993. Т. 27. С. 56-59.
C.P. Lambropoulos, et al.. The COCAE detector: an instrument for localization - identification of radioactive sources. IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol. 58, Issue 5, Part 2 (2011) 2363-2370.
