Speaker
Description
Карбид кремния (SiC) — широкозонный полупроводник с высоким значением величины пороговой энергии дефектообразования, что делает его одним из самых перспективных материалов для изготовления радиационно-стойких полупроводниковых детекторов [1]. Ключевой особенностью данного полупроводникового материала является структура типичных пластин SiC: сравнительно тонкий (1-50 мкм) рабочий эпитаксиальный слой с низкой степенью легирования (порядка 1015 см-3 и ниже), выращенный на высоколегированной (~1018 см-3) подложке SiC толщиной 300-350 мкм. Таким образом, SiC детекторы способны регистрировать лишь относительно короткопробежные частицы, которые полностью теряют энергию в эпитаксиальном слое. В данной работе исследовалась возможность применения SiC детектора для регистрации альфа-частиц, а также осколков деления изотопа 252Cf.
Исследованные детекторы со структурой барьера Шоттки изготавливались подложке 4H-SiC n-типа проводимости (удельное сопротивление 0.02 Ом · см) с выращенным на поверхности эпитаксиальным n-слоем. Концентрация доноров (азот) в n-слое толщиной 34 мкм составляла 9 · 10 14 см−3. Никелевый омический контакт формировался на шлифованной обратной стороне подложки путем ионного распыления Ni-мишени и вжиганием в вакууме при температуре 950°C. Контакты Шоттки с площадями 2 мм2 формировались ионным распылением Ni-мишени (толщина слоя Ni ∼150 нм). Расчеты глубины проникновения альфа-частиц и осколков деления в карбиде кремния выполнялись в программе TRIM [2] и они показали, что SiC детекторы с толщиной эпитаксиального слоя 34 мкм подходят для регистрации как альфа-частиц, так и осколков деления изотопа 252Cf.
Спектрометрические свойства изготовленных детекторов исследовались при облучении альфа-частицами спектрометрического альфа-источника (233U+239Pu+238Pu) и продуктами распада изотопа 252Cf. Согласно расчетам, полное обеднение эпитаксиального слоя наступит при приложении обратного смещения около 800В. Для уменьшения поверхностных токов утечек и снижении вероятности пробоя детектора при приложении большого обратного смещения, лицевая сторона детектора запылялась слоем тетраэдрического аморфного углерода толщиной 10 нм [3]. Проводились исследования влияния данного слоя на вольт-амперные и спектрометрические характеристики детектора. Электрически-активные дефекты в эпитаксиальном слое и на интерфейсе исследовались с помощью методов термо-стимулированного тока (TSC) и нестационарной спектроскопии глубоких уровней (DLTS).
Подробное обсуждение полученных экспериментальных результатов будет представлено на Конференции.
[1] Marzio De Napoli, Front. Phys., 10, 898833 (2022)
[2] Ziegler J.F., Biersack J.P., Ziegler M.D., SRIM – Stopping and Range of Ions in Matter. URL: www.srim.org
[3] Коньков О.И., Теруков Е.И., Трапезникова И.Н., Физика и техника полупроводников, Т.30, выпуск 12, стр. 2183-2187 (1996)
