阻止能の大きな半導体検出器の開発

高阻止力半导体探测器的开发

• 批准号: 05242206
• 负责人: 鈴木 洋一郎
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05242206/
• 关键词: インジウム・リン; 半導体検出器

我々は、インジウムリン半導体検出器の開発を1987年頃から行い1mmφで10μmのエピタキシャル成長層を持ったものをすでに開発している。(Ref)Y.Suzuki et al.,Nucl.Instr.Methods A275(1989) これらは不純物濃度が3x10^<15>cm^<-3>であり、かならずしも満足のゆく性能ではなかったが、サイズが小さかったために、高い分解能を得ることが出来た。しかし、実用的なものになるためには、高純度の結晶(10^<14>cm^<-3>程度)を用いてサイズの大きなものを作る必要がある。最近高純度のインジウムリン結晶が得られたことが報告されており本研究において、高純度のインジウムリン結晶を用いて半導体検出器を開発した。今回は2種類の検出器を試作した;(1)3mm角で4本のストリップを持つものと、(2)7mm角で7本のストリップ持つものである。3mm角の検出器の測定したC-V曲線を図に示す。C-V曲線から不純物濃度として(1.2〜4.8)x10^<14>が計算される。これは、ほぼ期待どうりの値である。図よりバイアス電圧が-1.5V以上でfull depleteしていることが分かり、このときの荷電欠損領域の厚さは6μmである。製作元での測定によると不純物濃度は1.3x10^<14>ということで、ほぼ我々の測定と同じであった。しかし、エピタキシャル成長層の厚さ12μmまでfull depleteしていないことが分かった。また、リーク電流もμA以上あり、1mmφ検出器の20nAに対して面積では4倍にしかなっていないのに50倍以上も増加してしまった。検討の結果、これらの2つの問題は、どちらもp層の拡散方法に問題があることが明らかになった。7mm角のものも、ほぼ同様の結果であった。結論として;(1)インジウムリン半導体検出器として、今までの10倍以上不純物濃度が改善された検出器が製作可能であることを示すことに成功した。(2)今回のものは、リーク電流が大きかったが、問題の原因は解明されている。

我们从1987年左右就开始开发磷化铟半导体探测器，目前已经开发出直径为1毫米、外延生长层为10微米的探测器。 (Ref)Y.Suzuki et al., Nucl.Instr.Methods A275(1989) 这些杂质浓度为 3x10^<15>cm^<-3>，性能不一定令人满意，但尺寸是因为它很小，因此可以获得高分辨率。然而，为了实用化，需要使用高纯度的晶体(约10 ^ 14 cm ^ -3 )来制造大尺寸的晶体。最近，有报道称获得了高纯度磷化铟晶体，在这项研究中，我们利用高纯度磷化铟晶体开发了一种半导体探测器。这次，我们制作了两种类型的探测器原型：(1) 带有四个条带的 3 毫米见方探测器，以及 (2) 带有七个条带的 7 毫米见方探测器。图为3mm见方探测器测得的C-V曲线。由C-V曲线算出(1.2～4.8)×10^14作为杂质浓度。这个值几乎符合预期。从图中可以看出，当偏置电压为-1.5V或更高时，发生完全耗尽，此时电荷耗尽区的厚度为6μm。根据制造商的测量，杂质浓度为1.3x10^<14>，这与我们的测量几乎相同。然而，发现外延生长层并未完全耗尽至12μm的厚度。此外，漏电流超过μA，是1mmφ探测器20nA的50倍以上，尽管面积只有4倍大。研究结果表明，这两个问题都是由p层的扩散方法引起的。对于 7mm 见方的样品也获得了几乎相同的结果。结论：（1）我们成功地证明了可以制造出杂质浓度比以前提高10倍以上的磷化铟半导体探测器。 (2)当前漏电流较大，但问题原因已确定。