RU2281531C2 - Полупроводниковый элемент-детектор излучения - Google Patents
Полупроводниковый элемент-детектор излучения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2281531C2 RU2281531C2 RU2003133302/28A RU2003133302A RU2281531C2 RU 2281531 C2 RU2281531 C2 RU 2281531C2 RU 2003133302/28 A RU2003133302/28 A RU 2003133302/28A RU 2003133302 A RU2003133302 A RU 2003133302A RU 2281531 C2 RU2281531 C2 RU 2281531C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- semiconductor
- cadmium
- detector element
- tellurium
- radiation detector
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 57
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 150000003498 tellurium compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 26
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 23
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 22
- 229940065285 cadmium compound Drugs 0.000 claims 1
- NCOPCFQNAZTAIV-UHFFFAOYSA-N cadmium indium Chemical compound [Cd].[In] NCOPCFQNAZTAIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 230000010287 polarization Effects 0.000 abstract description 4
- JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N carbonyl sulfide Chemical compound O=C=S JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 238000009206 nuclear medicine Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 23
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 8
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000004044 response Effects 0.000 description 8
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 4
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 4
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- CEKJAYFBQARQNG-UHFFFAOYSA-N cadmium zinc Chemical compound [Zn].[Cd] CEKJAYFBQARQNG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010893 electron trap Methods 0.000 description 1
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- -1 sputtering Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
- H01L31/0264—Inorganic materials
- H01L31/0296—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only AIIBVI compounds, e.g. CdS, ZnS, HgCdTe
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
- H01L31/0264—Inorganic materials
- H01L31/032—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/115—Devices sensitive to very short wavelength, e.g. X-rays, gamma-rays or corpuscular radiation
- H01L31/118—Devices sensitive to very short wavelength, e.g. X-rays, gamma-rays or corpuscular radiation of the surface barrier or shallow PN junction detector type, e.g. surface barrier alpha-particle detectors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
Использование: в области ядерной медицины, радиационной диагностике, в атомной энергетике, астрономии, физике космических лучей и т.д. Технический результат изобретения: исключение «поляризационного эффекта» за счет использования улучшенной конфигурации электрода. Сущность: полупроводниковый элемент-детектор излучения с барьером Шоттки включает кристалл полупроводникового соединения, содержащего в качестве главных компонентов кадмий и теллур, средства для приложения напряжения к кристаллу полупроводникового соединения. Указанные средства приложения напряжения содержат соединение индия, кадмия и теллура InxCdyTez, сформированное на одной поверхности кристалла полупроводникового соединения. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Область изобретения
Настоящее изобретение относится к элементу-детектору излучения на основе полупроводникового соединения для применения в области ядерной медицины, радиационной диагностики, атомной энергетики, астрономии, физики космических лучей и т.д.
Уровень техники
В общем полупроводниковый элемент-детектор излучения является устройством, в котором электрический заряд, возникающий в нем вследствие эффекта ионизации под действием падающего излучения, перемещается и собирается с целью получения сигнала в электрическом поле, прикладываемом между двумя электродами. Поэтому очень важно собрать электрический заряд с более высокой эффективностью, чтобы достичь более высокого разрешения по энергии относительно падающего излучения.
Чтобы получить такую более высокую эффективность сбора заряда, предпочтительно, чтобы расстояние «l» перемещения носителей заряда (электрона и дырки) являлось более протяженным или, другими словами, напряженность электрического поля была более высокой. Расстояние «l» перемещения носителей заряда определяют следующим образом:
l=μ·τ·E,
где μ означает подвижность электрического заряда; τ означает время жизни носителя и E означает напряженность электрического поля.
С другой стороны, все полупроводниковые элементы-детекторы излучения имеют такую тенденцию, которая заключается в том, что даже в случае отсутствия падающего излучения в соответствии с приложенным напряжением постоянно течет некоторый ток утечки, что является одной из причин, снижающих разрешение по энергии. В результате напряжение, которое может быть приложено к обоим электродам, ограничено.
Кристалл CdTe р-типа для элемента-детектора излучения имеет удельное электрическое сопротивление порядка ~ 109 Ом·см. Такой кристалл использовали для производства полупроводникового элемента-детектора излучения типа МПМ (металлический электрод - полупроводник - металлический электрод) таким образом, чтобы создать омические электроды на противоположных поверхностях кристалла. Однако такое устройство имеет тот недостаток, что оно обладает недостаточной способностью подавлять ток утечки в случае приложения достаточного напряжения смещения, чтобы получить хороший сбор заряда. И наоборот, если приложено пониженное напряжение смещения с тем, чтобы уменьшить ток утечки, сбор заряда также становится недостаточным. Поэтому в устройстве МПМ-типа нельзя достичь удовлетворительного разрешения по энергии.
Чтобы преодолеть описанный выше недостаток полупроводникового CdTe-элемента-детектора излучения МПМ-типа, который описан выше, был предложен полупроводниковый элемент-детектор излучения с барьером Шоттки, в котором электрод из индия и т.д. располагают на одной поверхности кристалла CdTe р-типа, чтобы образовать контакт Шоттки между ними, а электрод из золота, платины и т.д. располагают на противоположной поверхности кристалла, чтобы создать омический контакт между ними.
Обнаружено, что полупроводниковый элемент-детектор излучения с барьером Шоттки, который описан выше, обеспечивает хорошую разрешающую характеристику, так как ток утечки, если таковой имеется, может быть сведен к минимуму даже при наличии более высокого электрического поля за счет приложения некоторого обратного напряжения, тем самым обеспечивая хорошее разрешение по энергии.
Однако в полупроводниковом CdTe-элементе-детекторе излучения, содержащем металлический материал, например индий, в качестве электрода со стороны барьера Шоттки обнаружено такое явление, согласно которому эффективность сбора заряда в значительной степени уменьшается с течением времени после приложения напряжения смещения. Это явление названо «поляризационным эффектом». Считалось, что данное явление вызвано тем фактом, что вследствие неполного контакта Шоттки на положительной стороне и омического контакта на отрицательной стороне имеет место некоторое искажение в зонной структуре и, соответственно, дырка удерживается в заполненной зоне, образуя электронную ловушку до того, как дырка достигнет отрицательного полюса. То есть в полупроводниковом CdTe-элементе-детекторе излучения с барьером Шоттки, содержащем индий, используемый в качестве электрода, хорошее разрешение по энергии обеспечивается сразу после приложения напряжения, но оно уменьшается с течением времени и это представляет собой существенную проблему для реального применения.
Ввиду вышеизложенного целью настоящего изобретения является решение проблем, связанных с конфигурацией электродов предшествующего уровня техники, которые описаны выше, и предоставление улучшенного элемента-детектора излучения с барьером Шоттки, который вряд ли будет иметь «поляризационный эффект» вследствие использования улучшенной конфигурации электродов.
Сущность изобретения
Чтобы достичь указанной цели, настоящее изобретение предлагает полупроводниковый элемент-детектор излучения (радиации) с барьером Шоттки, включающий в себя кристалл полупроводникового соединения, содержащего в качестве главных компонентов кадмий и теллур; и средства приложения напряжения для приложения напряжения к кристаллу полупроводникового соединения, при этом указанные средства приложения напряжения содержат соединение индия, кадмия и теллура InxCdyTez, сформированное на одной поверхности кристалла полупроводникового соединения.
Коэффициент заселенности (содержание) «z» теллура в соединении InxCdyTez подобран так, чтобы он был в пределах не менее 42,9%, но не более 50% по отношению к общему числу атомов. Кроме того, коэффициент заселенности (содержание) «y» кадмия подобран так, чтобы он был в пределах не менее 0%, но не более 10% по отношению к общему числу атомов.
Настоящее изобретение обеспечивает выгодный эффект, состоящий в том, что между полупроводниковым соединением CdTe и слоем соединения InxCdyTez образован запирающий переход Шоттки с тем, чтобы обеспечить хорошую разрешающую характеристику. Другими словами, при прикладывании напряжения в таком направлении, что более высокий потенциал создается со стороны InxCdyTez, можно достичь более высокой эффективности сбора заряда, при этом преимущественно подавляя любой ток утечки. В результате можно создать элемент-детектор излучения, имеющий хорошее разрешение по энергии.
В этой связи, если коэффициент заселенности «z» теллура в соединении InxCdyTez подобран так, чтобы он был в пределах не менее 42,9%, но не более 50% по отношению к общему числу атомов, а коэффициент заселенности «y» кадмия подобран так, чтобы он был в пределах не менее 0%, но не более 10% по отношению к общему числу атомов, то эффективность сбора заряда может поддерживаться на более высоком уровне, который достигается сразу после прикладывания напряжения смещения, в течение более длительного периода времени даже при нормальной температуре, обеспечивая стабильную работу, при которой маловероятен «поляризационный эффект». В отличие от этого коэффициент заселенности «z» теллура в соединении InxCdyTez в пределах менее 42,9% или более 50% по отношению к общему числу атомов или коэффициент заселенности «y» кадмия в пределах более 10% по отношению к общему числу атомов не подходят из-за уменьшения эффективности сбора заряда, наблюдаемого вскоре после прикладывания напряжения смещения.
Таким образом, полупроводниковый элемент-детектор излучения согласно настоящему изобретению обеспечивает стабильную работу в течение периода в несколько часов при нормальной температуре по сравнению с элементом-детектором излучения с барьером Шоттки предшествующего уровня техники, в котором явление уменьшения эффективности сбора заряда с течением времени, также называемое «поляризационным эффектом», начинает проявляться сразу (т.е. от нескольких минут до нескольких десятков минут) после приложения напряжения смещения.
Краткое описание чертежей:
Настоящее изобретение будет теперь описано подробно со ссылкой на сопровождающие фигуры, на которых:
Фиг.1 представляет собой изображение конфигурации электродов элемента-детектора излучения согласно настоящему изобретению;
Фиг.2 представляет собой изображение, иллюстрирующее коэффициент заселенности каждого компонента в соединении InxCdyTez в каждом из вариантов осуществления изобретения и примеров для сравнения;
Фиг.3 представляет собой изображение, схематично иллюстрирующее процесс измерения спектра с использованием элемента-детектора излучения согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
Фиг.4 является графиком, иллюстрирующим изменение отклика на монохроматическое излучение с течением времени, который был получен в элементе-детекторе излучения согласно настоящему изобретению;
Фиг.5 представляет собой изображение, иллюстрирующее конфигурацию электродов и способ изготовления электродов для обычного элемента-детектора излучения, приведенного в целях сравнения; и
Фиг.6 является графиком, иллюстрирующим изменение отклика на монохроматическое излучение с течением времени, который был получен в обычном элементе-детекторе излучения.
Описание предпочтительных вариантов осуществления
Варианты осуществления данного изобретения теперь будут описаны со ссылкой на сопровождающие фигуры.
Пластину полупроводникового кристалла CdTe снабжают тонкой пленкой InxCdyTez на одной из ее сторон с помощью любого способа изготовления пленок, такого как напыление, и омическим электродом из платины на ее противоположной поверхности. Следовательно, между кристаллом CdTe и тонкой пленкой InxCdyTez образуется переход Шоттки. На поверхность слоя InxCdyTez, например, можно нанести дополнительную тонкую металлическую пленку из алюминия для использования в качестве контакта. Отмечается, что способ изготовления тонкой пленки InxCdyTez не ограничен напылением.
Полупроводниковый кристалл не ограничен полупроводниковым кристаллом CdTe, который описан выше, и он может быть заменен кристаллом другого полупроводникового соединения, содержащего кадмий и теллур в качестве главных компонентов, в котором коэффициент заселенности кадмия подобран в пределах не менее 30%, но не более 50% по отношению к общему числу атомов. Одним из примеров такого соединения является теллурид цинка-кадмия (Cd1-xZnхTe).
После изготовления электрода пластину разрезают на чипы, имеющие подходящий размер, способом скрайбирования.
Вариант 1:
В дальнейшем будет описан способ изготовления полупроводникового элемента-детектора излучения с барьером Шоттки, включающего в себя кристалл полупроводникового соединения, содержащего в качестве главных компонентов кадмий и теллур, и средства приложения напряжения для приложения напряжения к кристаллу полупроводникового соединения, при этом указанные средства приложения содержат соединение индия, кадмия и теллура InxCdyTez, сформированное на одной поверхности кристалла полупроводникового соединения. Кроме того, также будет описано измерение энергетического спектра излучения с использованием полупроводникового элемента-детектора излучения.
На одну из поверхностей пластины полупроводникового кристалла CdTe р-типа, имеющего удельное сопротивление 109 Ом·см, путем напыления наносили слой соединения индия, кадмия и теллура InxCdyTez в качестве электрода для образования барьера Шоттки. Пластину полупроводникового кристалла на ее противоположной поверхности снабжали омическим электродом из платины методом химического восстановления (смотри фиг.1). Состав слоя InxCdyTez анализировали методом дифракции рентгеновских лучей (XRD) и с помощью устройства энергодисперсионного рентгеновского анализа (EDX). В результате был определен состав - In49,5Cd0,5Te50 (см. фиг.2). Затем пластину с электродами разрезали на чипы, имеющие подходящий размер, чтобы получить полупроводниковый элемент-детектор излучения с барьером Шоттки.
Фиг.3 схематично иллюстрирует процесс измерения спектра с использованием такого элемента-детектора излучения. Как показано, платиновый электрод (отрицательный полюс) заземлен, а электрод InxCdyTez (положительный полюс) связан с источником питания высокого напряжения и с предусилителем.
Фиг.4 является графиком, иллюстрирующим изменение отклика на энергетический спектр излучения от источника гамма-излучения 57Co с течением времени. В этой связи уменьшение эффективности элемента-детектора с течением времени оценивали посредством наблюдения любого изменения отклика в канале пика, соответствующего пику фотоэлектрического поглощения при 122 кэВ, в частности, среди энергий фотонов, испускаемых от источника гамма-излучения 57Co. Как видно на графике, CdTe-элемент-детектор излучения с барьером Шоттки согласно настоящему изобретению показывал постоянный отклик за счет явления фотоэлектрического поглощения при 122 кэВ в течение периода времени более 180 минут после приложения напряжения смещения. Другими словами, элемент-детектор излучения с барьером Шоттки согласно настоящему изобретению обеспечивал стабильную работу в течение более длительного периода времени при комнатной температуре. Следует отметить, что «относительное значение в канале пика», отложенное по ординате на графике согласно фиг.4, получали исходя из того предположения, что значение, получаемое сразу же (или в точке ноль минут) после приложения напряжения смещения, равно 1.
Вариант 2:
На одну из поверхностей пластины полупроводникового кристалла CdTe р-типа, имеющего удельное сопротивление 109 Ом·см, наносили слой соединения индия, кадмия и теллура InxCdyTez в качестве электрода для образования барьера Шоттки методом резистивного термовакуумного напыления. Пластину полупроводникового кристалла на ее противоположной поверхности снабжали омическим электродом из платины с помощью метода химического восстановления (смотри фиг.1). Состав слоя InxCdyTez анализировали методом дифракции рентгеновских лучей (XRD) и с помощью устройства энергодисперсионного рентгеновского анализа (EDX). В результате определили состав - In57,1Cd0Te42,9 (In4Te3) (см. фиг.2). Затем CdTe-элемент-детектор излучения с барьером Шоттки использовали для создания спектрометра, как и в случае варианта 1, и исследовали отклик элемента-детектора на монохроматическое излучение. В результате элемент-детектор излучения согласно варианту 2 проявлял большую эффективность в отношении сбора заряда и стабильную работу в течение более длительного периода времени, чем в случае варианта 1.
Вариант 3:
На одну из поверхностей пластины полупроводникового кристалла CdTe р-типа, имеющего удельное сопротивление 109 Ом·см, наносили слой соединения индия, кадмия и теллура InxCdyTez в качестве электрода для образования барьера Шоттки методом резистивного термовакуумного напыления. Пластину полупроводникового кристалла на ее противоположной поверхности снабжали омическим электродом из платины с помощью метода химического восстановления (смотри фиг.1). Состав слоя InxCdyTez анализировали методом дифракции рентгеновских лучей (XRD) и с помощью устройства энергодисперсионного рентгеновского анализа (EDX). В результате определили состав - In56,6Cd0,5Te42,9 (см. фиг.2). Затем CdTe-элемент-детектор излучения с барьером Шоттки использовали для проведения измерения спектра, как и в случае варианта 1, и исследовали отклик элемента-детектора на монохроматическое излучение. В результате элемент-детектор излучения согласно варианту 3 проявлял большую эффективность в отношении сбора заряда и стабильную работу в течение более длительного периода времени, чем в случае варианта 1.
Пример 1 для сравнения:
На одну из поверхностей пластины полупроводникового кристалла CdTe наносили слой индия с помощью вакуумного напыления, а электрод из платины наносили методом химического восстановления на ее противоположную сторону (смотри фиг.5). Состав слоя индия анализировали методом дифракции рентгеновских лучей (XRD) и с помощью устройства энергодисперсионного рентгеновского анализа (EDX). В результате обнаружено, что слой содержит только индий (In100Cd0Te0) (см. фиг.2). К элементу-детектору излучения, полученному таким образом и проявляющему характеристики барьера Шоттки, можно прикладывать более высокое электрическое поле и обеспечивать более высокую эффективность сбора заряда, как и в случае описанных выше вариантов. Однако эффективность полупроводникового CdTe-элемента-детектора излучения быстро снижалась с течением времени, как показано на фиг.6. Более конкретно, отклик в канале пика фотоэлектрического поглощения фотонов с энергией 122 кэВ, испускаемых источником гамма-излучения 57Co, начинал уменьшаться уже приблизительно через 20-30 минут после прикладывания напряжения смещения и затем снижался до значения, соответствующего приблизительно 90% от начального значения, через 50 минут после прикладывания напряжения смещения. Таким образом, полупроводниковый элемент-детектор излучения в примере 1 для сравнения не обеспечивает стабильной работы в течение определенного периода времени. Следует отметить, что «относительное значение в канале пика», отложенное по ординате на графике согласно фиг.6, получали исходя из того предположения, что значение, получаемое сразу же (или в точке ноль минут) после приложения напряжения смещения, равно 1.
Пример 2 для сравнения:
На одну из поверхностей пластины полупроводникового кристалла CdTe напылением наносили слой соединения индия, кадмия и теллура, коэффициенты заселенности которых представлены формулой In57,1Cd0,5Te42,4 (смотри фиг.2), а на противоположную ее поверхность наносили платиновый электрод. К элементу-детектору излучения, полученному таким образом и проявляющему характеристики барьера Шоттки, можно прикладывать более высокое электрическое поле и обеспечивать более высокую эффективность сбора заряда, как и в случае описанных выше вариантов. Однако эффективность полупроводникового CdTe-элемента-детектора излучения быстро снижалась с течением времени и не обеспечивалась стабильная работа в течение определенного периода времени, как и в случае примера 1 для сравнения.
Пример 3 для сравнения:
На одну из поверхностей пластины полупроводникового кристалла CdTe напылением наносили слой соединения индия, кадмия и теллура, коэффициенты заселенности которых представлены формулой In42,9Cd0Te57,1 (или In3Te4)(смотри фиг.2), а на противоположную ее поверхность наносили платиновый электрод. К элементу-детектору излучения, полученному таким образом и проявляющему характеристики барьера Шоттки, можно прикладывать более высокое электрическое поле и обеспечивать более высокую эффективность сбора заряда, как и в случае описанных выше вариантов. Однако эффективность полупроводникового CdTe-элемента-детектора излучения быстро снижалась с течением времени и не обеспечивалась стабильная работа в течение определенного периода времени, как и в случае примера 1 для сравнения.
Пример 4 для сравнения:
На одну из поверхностей пластины полупроводникового кристалла CdTe напылением наносили слой соединения индия, кадмия и теллура, коэффициенты заселенности которых представлены формулой In45,1Cd12Te42,9 (смотри фиг.2), а на противоположную ее поверхность наносили платиновый электрод. К элементу-детектору излучения, полученному таким образом и проявляющему характеристики барьера Шоттки, можно прикладывать более высокое электрическое поле и обеспечивать более высокую эффективность сбора заряда, как и в случае описанных выше вариантов. Однако эффективность полупроводникового CdTe-элемента-детектора излучения быстро снижалась с течением времени и не обеспечивалась стабильная работа в течение определенного периода времени, как и в случае примера 1 для сравнения.
Claims (3)
1. Полупроводниковый элемент-детектор излучения с барьером Шоттки, включающий в себя кристалл полупроводникового соединения, содержащего в качестве главных компонентов кадмий и теллур, и средства приложения напряжения для приложения напряжения к кристаллу полупроводникового соединения, при этом указанные средства приложения напряжения содержат соединение индия, кадмия и теллура InxCdyTez, сформированное на одной поверхности кристалла полупроводникового соединения.
2. Полупроводниковый элемент-детектор излучения с барьером Шоттки по п.1, в котором коэффициент заселенности «z» теллура в соединении индия, кадмия и теллура InxCdyTez находится в пределах не менее 42,9%, но не более 50% по отношению к общему числу атомов.
3. Полупроводниковый элемент-детектор излучения с барьером Шоттки по п.1, в котором коэффициент заселенности «у» кадмия в соединении индия, кадмия и теллура InxCdyTez находится в пределах не менее 0%, но не более 10% по отношению к общему числу атомов.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001144313A JP5135651B2 (ja) | 2001-05-15 | 2001-05-15 | 半導体放射線検出素子 |
| JP2001-144313 | 2001-05-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003133302A RU2003133302A (ru) | 2005-03-20 |
| RU2281531C2 true RU2281531C2 (ru) | 2006-08-10 |
Family
ID=18990280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003133302/28A RU2281531C2 (ru) | 2001-05-15 | 2002-04-11 | Полупроводниковый элемент-детектор излучения |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6975012B2 (ru) |
| EP (1) | EP1391940B1 (ru) |
| JP (1) | JP5135651B2 (ru) |
| AT (1) | ATE377845T1 (ru) |
| CA (1) | CA2447403C (ru) |
| DE (1) | DE60223358T2 (ru) |
| RU (1) | RU2281531C2 (ru) |
| TW (1) | TW541708B (ru) |
| WO (1) | WO2002093654A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2578103C1 (ru) * | 2014-11-10 | 2016-03-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации | Полупроводниковый комбинированный приемник электромагнитного излучения |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8237126B2 (en) | 2007-08-17 | 2012-08-07 | Csem Centre Suisse D'electronique Et De Mictrotechnique Sa | X-ray imaging device and method for the manufacturing thereof |
| DE112008003827T5 (de) * | 2008-04-24 | 2011-02-17 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Halbleiterdetektorblock und Positronenemissionstomografieapparat, der diesen verwendet |
| GB0908583D0 (en) * | 2009-05-19 | 2009-06-24 | Durham Scient Crystals Ltd | Semiconductor device contacts |
| US8165266B2 (en) * | 2009-09-10 | 2012-04-24 | General Electric Company | Transverse scanning bone densitometer and detector used in same |
| DE102012215041A1 (de) * | 2012-08-23 | 2014-02-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelementes eines direktkonvertierenden Röntgendetektors |
| JP6433644B2 (ja) * | 2013-06-07 | 2018-12-05 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトＳｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ | 半導体ウェハのダイシング方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4190486A (en) * | 1973-10-04 | 1980-02-26 | Hughes Aircraft Company | Method for obtaining optically clear, high resistivity II-VI, III-V, and IV-VI compounds by heat treatment |
| FR2336804A1 (fr) * | 1975-12-23 | 1977-07-22 | Telecommunications Sa | Perfectionnements apportes aux dispositifs semi-conducteurs, notamment aux detecteurs photovoltaiques comprenant un substrat a base d'un alliage cdxhg1-xte, et procede de fabrication d'un tel dispositif perfectionne |
| JPS5630771A (en) * | 1979-08-20 | 1981-03-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of photoreceptor |
| US4613495A (en) * | 1984-07-20 | 1986-09-23 | Hughes Aircraft Company | Growth of single crystal Cadmium-Indium-Telluride |
| JPS62115391A (ja) * | 1985-11-13 | 1987-05-27 | Nippon Mining Co Ltd | ＣｄＴｅ放射線検出器 |
| JPH03248578A (ja) * | 1990-02-27 | 1991-11-06 | Nikko Kyodo Co Ltd | 半導体放射線検出素子の製造方法 |
| US5510644A (en) * | 1992-03-23 | 1996-04-23 | Martin Marietta Corporation | CDTE x-ray detector for use at room temperature |
| US5391882A (en) * | 1993-06-11 | 1995-02-21 | Santa Barbara Research Center | Semiconductor gamma ray detector including compositionally graded, leakage current blocking potential barrier layers and method of fabricating the detector |
| US6030853A (en) * | 1993-08-13 | 2000-02-29 | Drs Fpa, L.P. | Method of producing intrinsic p-type HgCdTe using CdTe capping layer |
| JPH07221340A (ja) * | 1994-01-31 | 1995-08-18 | Hitachi Chem Co Ltd | 半導体放射線検出器 |
| US6011264A (en) * | 1994-08-11 | 2000-01-04 | Urigal Technologies, Ltd. | Apparatus, system and method for gamma ray and x-ray detection |
| JP4397012B2 (ja) * | 2001-11-05 | 2010-01-13 | 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 | 孔型電極を有する半導体イメージセンサ及びその製造方法 |
-
2001
- 2001-05-15 JP JP2001144313A patent/JP5135651B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-04-11 RU RU2003133302/28A patent/RU2281531C2/ru active
- 2002-04-11 EP EP02718533A patent/EP1391940B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-04-11 WO PCT/JP2002/003615 patent/WO2002093654A1/ja active IP Right Grant
- 2002-04-11 AT AT02718533T patent/ATE377845T1/de not_active IP Right Cessation
- 2002-04-11 CA CA2447403A patent/CA2447403C/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-04-11 DE DE60223358T patent/DE60223358T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-05-06 TW TW091109369A patent/TW541708B/zh not_active IP Right Cessation
-
2003
- 2003-10-29 US US10/697,129 patent/US6975012B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2578103C1 (ru) * | 2014-11-10 | 2016-03-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации | Полупроводниковый комбинированный приемник электромагнитного излучения |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1391940B1 (en) | 2007-11-07 |
| JP5135651B2 (ja) | 2013-02-06 |
| EP1391940A1 (en) | 2004-02-25 |
| WO2002093654A1 (fr) | 2002-11-21 |
| ATE377845T1 (de) | 2007-11-15 |
| TW541708B (en) | 2003-07-11 |
| RU2003133302A (ru) | 2005-03-20 |
| JP2002344000A (ja) | 2002-11-29 |
| DE60223358D1 (de) | 2007-12-20 |
| US20040129994A1 (en) | 2004-07-08 |
| DE60223358T2 (de) | 2008-08-28 |
| EP1391940A4 (en) | 2006-08-09 |
| CA2447403C (en) | 2012-09-04 |
| CA2447403A1 (en) | 2002-11-21 |
| US6975012B2 (en) | 2005-12-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Matsumoto et al. | Performance of a new Schottky CdTe detector for hard X-ray spectroscopy | |
| Street et al. | Comparison of PbI 2 and HgI 2 for direct detection active matrix x-ray image sensors | |
| Takahashi et al. | High-resolution Schottky CdTe diode for hard X-ray and gamma-ray astronomy | |
| US6933503B2 (en) | Imaging X-ray detector based on direct conversion | |
| Overdick et al. | Status of direct conversion detectors for medical imaging with X-rays | |
| US7304308B2 (en) | Amorphous selenium flat panel x-ray imager for tomosynthesis and static imaging | |
| US7233005B2 (en) | Amorphous selenium flat panel x-ray imager for tomosynthesis and static imaging | |
| CA2615827A1 (en) | Method and apparatus for single-polarity charge sensing for semiconductor radiation detectors deposited by physical vapor deposition techniques | |
| JPH0481352B2 (ru) | ||
| Street et al. | X-ray imaging using lead iodide as a semiconductor detector | |
| EP1357608B1 (en) | X-ray detector | |
| WO2011139961A1 (en) | Array of virtual frisch-grid detectors with common cathode and reduced length of shielding electrodes | |
| US7060523B2 (en) | Lithium-drifted silicon detector with segmented contacts | |
| RU2281531C2 (ru) | Полупроводниковый элемент-детектор излучения | |
| US10502842B2 (en) | Radiation detector | |
| Overdick et al. | Towards direct conversion detectors for medical imaging with X-rays | |
| Bolotnikov et al. | Large area/volume CZT nuclear detectors | |
| Terao et al. | Characterization of CdTe diode detector with depletion layer modulation for energy discrimination X-ray imaging | |
| Matsumoto et al. | Performance of a new Schottky CdTe detector for hard X-ray spectroscopy | |
| Maslyanchuk et al. | Towards Understanding the Spectroscopic Performance and Charge Transport Mechanisms of Methylammonium Lead Tribromide Perovskite X-and γ-rays Detectors | |
| Leo | Semiconductor detectors | |
| Tao et al. | Large Area Digital X‐ray Imaging | |
| KR100720610B1 (ko) | 방사선 검출기 | |
| Redus et al. | Improved sensitivity X-ray detectors for field applications | |
| Perez-Mendez et al. | Lawrence Berkeley Laboratory |