Особливості фізичних процесів формування кремнієвих поверхнево-бар’єрних структур

Abstract

Напівпровідникові детектори займають чільне місце серед приладів ядерної спектрометрії і використовуються для дослідження спектрального складу, інтенсивності, просторового й кутового розподілів іонізуючих частинок. Найбільш привабливим матеріалом для виготовлення детекторів є кремній завдяки розвиненій кремнієвій технології і можливості створювати не тільки дозиметричні й радіометричні, але й спектрометричні детектори. Напівпровідникові детектори на основі Si застосовуються для реєстрації заряджених частинок, а також γ-квантів, у тому числі з енергією менше 100 кеВ, та рентгенівського випромінювання.Узагальнено результати комплексного дослідження властивостей вихідного високоомного n-Si з метою вдосконалення технології виготовлення кремнієвих спектрометричних напівпровідникових детекторів із наперед заданими параметрами. Для плоско-паралельного травлення кристалів кремнію розроблено методи хімічної обробки поверхні Si шляхом підбору складу травників на основі високочистих кислот. Запропоновано метод прискореного формування поверхнево-бар’єрних структур унаслідок прикладання зовнішнього електричного поля на етапі їх формування. Визначено умови витримки структур для оптимального формування якісних і стабільних поверхнево-бар’єрних p—n-переходів. На основі оптимізованої поверхнево-бар’єрної технології з використанням високоомного n-Si великого діаметра розроблено dE/dx-детектори з робочою площею 8 см2 і діапазоном товщин чутливої області від десятків мікрон до міліметра, з тонкими вхідними і вихідними «вікнами» й роздільною здатністю за енергіями не гірше 100 кеВ. Одержані детектори можуть бути використані в складі телескопів в ядерних експериментах за участю важких іонів при низьких виходах продуктів реакцій.