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。

自1987年左右以来，我们一直在开发磷磷半导体检测器，并且已经开发了10μM的外延生长层，其1mmφ。 （参考）y。 Suzuki等，Nucl。乐器。方法A275（1989）这些杂质浓度为3x10^<15> cm^<-3>，并不总是令人满意的，但由于它们的尺寸很小，因此实现了高分辨率。但是，为了实用，有必要使用高纯度晶体（约10^<14> cm^<-3>）制作大尺寸。据报道，最近已经获得了高纯度磷酸晶体，并且在这项研究中，使用高纯度磷酸晶体晶体开发了半导体检测器。这次，我们生产了两种类型的探测器。 （1）一条在3毫米平方英尺的四条条上，一根带有7毫米平方的七条条。图中显示了3mm平方检测器的测得的CV曲线。杂质浓度（1.2-4.8）x10^<14>是根据C-V曲线计算得出的。这几乎是预期的。从图中可以看出，偏置电压在-1.5V或更高时充分耗尽，并且此时电荷缺陷区域的厚度为6μm。杂质浓度为1.3x10^<14>，几乎与我们的测量相同。但是，发现外延生长层未完全删除高达12μm的厚。泄漏电流也大于μA，增加了50倍以上，即使面积是1MMφ检测器的20NA的四倍。调查表明，这两个问题都与P层扩散方法有关。结果与7mm平方的结果相似。综上所述; （1）我们已经成功证明了杂质浓度提高的检测器的高于以前的10倍以上，可以作为磷磷半导体检测器制造。 （2）该泄漏电流很大，但问题的原因已被澄清。