03.V.1963 Niemiecka Republika Demokratyczna Opublikowano: 20.111.1967 52932 KI 21 g, 18/02 MKF tltUOTEKAI ittt Ipmo^^w »»* Twórca wynalazku: inz. Claus Kaufmann Wlasciciel patentu: Deutsche Akademie der Wissenschaften zu Berlin, Berlin (Niemiecka Republika Demokratyczna) Detektor promieniowania jadrowego z bariera powierzchniowa i sposób jego wytwarzania i Przedmiotem wynalazku jest detektor promie¬ niowania jadrowego z bariera powierzchniowa i kontaktami naklejonymi na plytke pólprzewo¬ dnikowa oraz sposób jego wytwarzania.Przy wytwarzaniu detektorów krzemowych pro¬ mieniowania jadrowego materialem wyjsciowym jest krzem o wysokiej czystosci, który jednak po¬ mimo wszystkich procesów oczyszczania zawiera jeszcze male ilosci boru. Nawet krzem o najwyz¬ szej czystosci, ze Wzgledu na te domieszke jest krzemem typu p. Przez dodanie odpowiednich do¬ mieszek ulega on przemianie w krzem o przewod¬ nictwie typu n. Aby otrzymac detektor pólprzewo¬ dnikowy wytwarza sie na tym materiale wyjscio¬ wym typu n, warstwe powierzchniowa typu p. Ta¬ ki sposób wytwarzania posiada te wade, ze prze¬ miana krzemu ty£u in zwiazana jest z obróbka ter¬ miczna materialu w temperaturze od 600°C do 1300°C, wskutek czego zmniejsza sie znacznie trwa¬ losc nosników. Krzem typu p o opornosci wlasci¬ wej 5 Kl2am i o trwalosci nosnika 1 ms ma po przejsciu w krzem typu n opornosc wlasciwa 500 Dam i trwalosc nosników okolo 200 /^s. Z krze¬ mu typu n wytwarza sie detektory z Ibariera po¬ wierzchniowa o napieciu 200 Vol't i o glebokosci bariery 150 /^m.Znany jest równiez sposób wytwarzania detekto¬ rów promieniowania jadrowego z bariera powierz¬ chniowa, przy którym stosuje sie krzem o pierwot¬ nym przewodnictwie typu p bez dalszej jego obrób- 20 25 ki na którym wytwarza sie warstwe powierzchnio¬ wa typu ,n.Detektory te pod wplywem promieniowania ja¬ drowego wytwarzaja impulsy o znaku przeciw¬ nym^ do tych jakie pozostaja przy detektorach, któ¬ rych podstawe wyjsciowa stanowi krzem typu p.Detektory z krzemu typu jp odznaczaja sie szcze¬ gólnie malym pradem wstecznym wskutek zwiek¬ szonego czasu zycia nosników. Z tego samego po¬ wodu i wynikajacego stad wiekszego napiecia wstecznego, przy tym samym pradzie wstecznym, glebokosc bariery przy materiale podstawowym typu p jest wieksza niz przy materiale typu n uzy¬ skanym przez domieszkowanie podstawowego ma¬ terialu typu p.Jezeli jednak próbowac kierowac tak procesem domieszkowania, aby czas zycia nosników mate¬ rialu wyjsciowego pozostawal prawie bez zmiany, to opornosc wlasciwa materialu zmniejsza sie zna¬ cznie i przy tym samym przylozcinyim napieciu uzyskuje sie mniejsza glebokosc bariery.Z tych powodów korzystnym jest wytwarzanie detektorów pólprzewodnikowych z krzemu typu p bez zmieniania typu jego przewodnictwa przez do¬ mieszkowanie. Próbowano wiec wytwarzac detek¬ tory z bariera powierzchniowa z krzemu typu p przez chemiczne wytrawianie jego powierzchni, przy czym bariere powierzchniowa stabilizowano przez naparowanie na te powierzchnie warstwy zlota. Praktyka Wykazala, ze detektory pólprzewo- 5293252932 dnikowe z krzemu typu p najczesciej nie sa stabil- . ne przy dluzszych czasach pomiaru.Wynalazek stawia sobie za zadanie stworzenie detektora z bariera powierzchniowa z krzemu ty¬ pu p, którego stabilnosc nie ustepuje detektorom wytworzonym z krzemu typu n.Wedlug wynalazku zadanie to zostalo rozwiaza¬ ne w ten sposób, ze na plytke .pólprzewodnikowa z krzemu o przewodnictwie typu p naklejone sa kontakty, przy czyni wolna powierzchnia kleju znajdujaca sie miedzy plytka a kontaktami pokry¬ ta jest substancja zawierajaca aminy, sluzace do stabilizacji bariery powierzchniowej. Korzystnym 1)^lTO;:w^alazkfti..okazalo sie, aby detektor z ba- rfefr^ '^wierLctóiowfa pokryc przez naparowanie \*arsitwa zlota, która stanowi polaczenie elektry¬ czne miedzy plytka I pólprzewodnikowa a kontak- ty'**. -4fjyrt* 'jjjtftf Do wytwarzania detektorów z bariera powierz¬ chniowa wedlug wynalazku stosuje sie sposób przy którym stabilizacje bariery powierzchniowej uzy¬ skuje sie przez naklejenie kontaktów w ksztalcie pierscienia kolistego za pomoca zywicy epoksydo- dowej z utwardzaczem zawierajacym aminy i/lub przez natryskanie substancji zawierajacej aminy.Celowym okazalo sie natryskanie substancji za¬ wierajacej aminy na powierzchnie kleju znajduja¬ ca sie miedzy plytka a kontaktami oraz naniesie¬ nie warstwy zlota po zmianie zabarwienia po¬ wierzchni plytki pólprzewodnikowej, wskutek ob¬ róbki.Wytworzone w ten sposób detektory przy za¬ stosowaniu krzemu typu p pracuja przy napieciu do 4*0 V.Wynalazek zostanie objasniony na podstawie przykladu wykonania na rysunku, na którym przedstawiony jest w przekroju detektor z bariera powierzctaiowa.Do platki krzemowej 1 przyklejony jest za po¬ moca Srodka klejacego 2 górny kontakt 3 oraz dolny kontakt - 4. Kazdy z kontaktów 3 i 4 wy¬ posazony jest w trzpien przylaczeniowy 5, który przechodzi przez otwór w kontakcie i polaczony jest z nim przez wciskanie lub lutowanie. Wolna powierzchnia plytki krzemowej 1 oraz przylega¬ jace do. niej powierzchnie srodka klejacego i kon¬ taktów pokryte sa warstwa zlota 6. Wymienione czesci detektora 1 do 6 umieszczone sa razem mie¬ dzy górnym izolatorem 7 i dolnym izolatorem 8, przy czym calosc wbudowana jest do obudowy skladajacej sie z czesci dolnej 9 i czesci górnej 10.Dolna czesc obudowy posiada trzpien 11 sluzacy do polaczenia detektora z ekranem nie uwidocz¬ nionym na rysunku.Sposób wedlujg wynalazku wytwarzania detekto¬ ra z bariera powierzchniowa zostanie wyjasniony na przykladzie.Przyklad. Krzem typu p o opornosci wlas-, ciwej 10 KS^cm tnie sie na plytki o srednicy 12 mm i grubosci 0,5 mm, a nastepnie obrabia sie ich powierzchnie przez oczyszczanie i wytra¬ wianie. Obróbka plytki pólprzewodnikowej sub¬ stancja zawierajaca aminy polega na tym, ze kon- 5 takty wykonane w ksztalcie pierscieni kolowych nakleja sie za pomoca zywicy epoksydowej za¬ wierajacej utwardzacz, w którego sklad wchodza aminy lub za pomoca kleju bez amin, np. zy¬ wicy silikonowej, przy czym w tym przypadku io nanosi sie na powierzchnie kleju, miedzy kon¬ taktem a plytka, substancje zawierajaca aminy np. trójamin dwuetylenowy.Ilosc stosowanej substancji zawierajacej aminy jest zalezna od geometrycznego uksztaltowania 15 stosowanych elementów, przy czym do obróbki na¬ daja sie wszystkie rodzaje amin.Po obróbce wszystkie plyrtki skladowane sa przez kilka godzin lub dni na powietrzu az do cza¬ su, gdy na plytce pólprzewodnikowej pojawi sie 20 widoczna zmiana zabarwienia. Nastepnie górna i dolna powierzchnie naparowuje sie zlotem, któ¬ rego warstwa ma grubosc 0,2 mg/cm2.Wykonany w ten sposób detektor z bariera po¬ wierzchniowa wyposaza sie w trzpienie przyla¬ czeniowe i montuje w obudowe. 25 35 55 PL