Влияние нейтронного облучения на характеристики SiC- и Si-детекторов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены характеристики детекторов на основе кремния (Si) и карбида кремния (SiC), которые были облучены интегральными потоками нейтронов Ф = 5.1⋅1013, 5.4⋅1014 и 3.4⋅1015 н/см2 (1 МэВ/Si). Обнаружено, что для всех облученных образцов проводимость чувствительной области становится близкой к собственной. С помощью a-частиц было установлено, что для Si-детекторов, облученных минимальным потоком 5.1⋅1013 н/см2, эффективность собирания заряда h не превышает 1.5%. Для SiС-детекторов, облученных аналогичным потоком, h = 96%, а при облучении средним и максимальным потоками h уменьшилась до 70 и 1.5% соответственно. Таким образом, показано, что ухудшение работоспособности SiC-детекторов наступает при существенно более высоких дозовых нагрузках, чем при использовании Si-приборов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Ю. Б. Гуров

Объединенный институт ядерных исследований; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Автор, ответственный за переписку.
Email: gurov54@mail.ru
Россия, 141980, Дубна, Московская обл., ул. Жолио-Кюри, 6; 115409, Москва, Каширское ш., 31

М. С. Довбненко

Объединенный институт ядерных исследований

Email: gurov54@mail.ru
Россия, 141980, Дубна, Московская обл., ул. Жолио-Кюри, 6

С. А. Евсеев

Объединенный институт ядерных исследований

Email: gurov54@mail.ru
Россия, 141980, Дубна, Московская обл., ул. Жолио-Кюри, 6

Н. И. Замятин

Объединенный институт ядерных исследований

Email: gurov54@mail.ru
Россия, 141980, Дубна, Московская обл., ул. Жолио-Кюри, 6

Ю. А. Копылов

Объединенный институт ядерных исследований

Email: gurov54@mail.ru
Россия, 141980, Дубна, Московская обл., ул. Жолио-Кюри, 6

С. В. Розов

Объединенный институт ядерных исследований

Email: gurov54@mail.ru
Россия, 141980, Дубна, Московская обл., ул. Жолио-Кюри, 6

Е. А. Стрелецкая

Объединенный институт ядерных исследований

Email: gurov54@mail.ru
Россия, 141980, Дубна, Московская обл., ул. Жолио-Кюри, 6

Б. А. Чернышев

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: gurov54@mail.ru
Россия, 115409, Москва, Каширское ш., 31

Л. Грубчин

Institute of Electrical Engineering, Slovak Academy of Science Slovakia

Email: gurov54@mail.ru
Словакия, 841 04, Bratislava, Dubravska cesta, 9

Б. Затько

Institute of Electrical Engineering, Slovak Academy of Science Slovakia

Email: gurov54@mail.ru
Словакия, 841 04, Bratislava, Dubravska cesta, 9

Список литературы

  1. Saddow S.E., Agarwal A. Advances in Silicon Carbide Processing and Applications. Boston, London: Artech House. Inc. Norwood. MA, 2004.
  2. Nava F., Bertuccio G., Cavallini G., Vittone E.S. // Meas. Sci. Technol. 2008. V. 19. P.102001.https://doi.org/10.1088/0957-0233/19/10/102001
  3. Napoli M.D. // Front. Phys. 2022. V. 10. P. 898833.https://doi.org/10.3389/fphy.2022.898833
  4. Zamyatin N.I., Cheremukhin A.E., Shafronovskaya A.I. // Phys. Part. Nucl. Lett. 2017. V. 14. P. 762.
  5. https://doi.org/10.1134/S1547477117050156
  6. Bloch P, Cheremukhin A., Golubkov S., Golutvin I., Egorov N., Konjkov K., Kozlov Y., Peisert A., Sidorov A., Zamiatin N. // IEEE Trans. 2002. V. NS-49. Р. 321.https://doi.org/ 10.1109/TNS.2002.998662
  7. Gurov Yu.B., Rozov S.V., Sandukovsky V.G., Yakushev E.A., Hrubcin L., Zat’ko B. // Instrum. Exp. Tech. 2015. V. 58. P. 22.https://doi.org/10.1134/S0020441215010054
  8. Hrubčín L., Gurov Yu.B., Zaťko B., Mitrofanov S.V., Rozov S.V., Sedlačková K., Sandukovsky V.G., Semin V.A., Nečasd V., Skuratov V.A. // J. Instrum. 2018. V. 13. P11005.https://doi.org/10.1088/1748-0221/13/11/P11005
  9. Bulavin M.V., Verkhoglyadov A.E., Kulikov S.A., Kula-gin E.N., Kukhtin V.V., Cheplakov A.P., Shabalin E.P. // Phys. Part. Nucl. Lett. 2015. V. 12. P. 344.https://doi.org/10.1134/S1547477115020077
  10. Sciortinoa S., Hartjesc F., Lagomarsinoa S., Navad F., Brianzib M., Cindroe V., Lanzierif C., Mollg M., Vannid P. // Nucl. Instrum. Methods. Phys. Res. A. 2005. V. 552. P. 138.https://doi.org/10.1016/j.nima.2005.06.017
  11. Castaldini A., Cavallini A., Rigutti L., Nava F. // Appl. Phys. Lett. 2004. V. 85. P. 3780.https://doi.org/10.1063/1.1810627
  12. Bruzzi M., Sadrozinski H.F., Seiden A. // Nucl. Instrum. Methods. Phys. Res. A. 2007. V. 579. P. 754.https://doi.org/10.1016/j.nima.2007.05.326
  13. Angelescu T., Cheremukhin A.E., Ghete V.M., Ghiordanescu N., Golutvin I.A., Lazanu S., Lazanu I., Mihul A., Radu A., Susova N.Yu., Vasilescu A., Zamyatin N.I. // Nucl. Instrum. Methods. Phys. Res. A. 1995. V. 357. P. 55.https://doi.org/10.1016/0168-9002(94)01534-1
  14. Liu L., Liu A., Bai S., Lv L., Jin P., Ouyang X. // Sci. Rep. 2017. V. 7. P.13376.https://doi.org/10.1038/s41598-017-13715-3

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Зависимости емкости С (1–4) и параметра С⁻² (5–8) от приложенного напряжения для SiC-детекторов: 1, 5 – необлученный образец; 2, 6 – детектор, облученный потоком Ф = 5.1⋅10¹³ н/см²; 3, 7 – Ф = 5.4⋅10¹⁴ н/см², 4, 8 – Ф = 3.4⋅10¹⁵ н/см².

Скачать (16KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимости емкости С (1, 2) и параметра С⁻² (3, 4) от приложенного напряжения для Si-детекторов: 1, 3 – необлученный образец; 2, 4 – детектор, облученный потоком Ф = 5.1⋅10¹³ н/см².

Скачать (11KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Спектры ²²⁶Ra, измеренные с помощью SiC-детекторов: а — необлученный образец; б, в, г — детекторы, облученные соответственно нейтронными потоками Ф = 5.1⋅10¹³, 5.4⋅10¹⁴ и 3.4⋅10¹⁵ н/см².

Скачать (21KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Спектры ²²⁶Ra, измеренные с помощью Si-детекторов: а — необлученный образец, б — детектор, облученный нейтронным потоком Ф = 5.1⋅10¹³ н/см².

Скачать (16KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость энергетического разрешения от приложенного напряжения для SiC-детекторов: 1 — необлученный образец (правая ось), 2, 3, 4 — детекторы, облученные соответственно нейтронными потоками 5.1⋅10¹³, 5.4⋅10¹⁴ и 3.4⋅10¹⁵ н/см² (левая ось).

Скачать (11KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимость энергетического разрешения (1, 3, правая ось) и эффективности собирания заряда (2, 4, левая ось) от приложенного напряжения для Si-детекторов: 1, 2 — необлученный образец, 3, 4 — детектор, облученный потоком 5.1⋅10¹³ н/см².

Скачать (14KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Зависимость эффективности собирания заряда от приложенного напряжения для SiC-детекторов: 1 — необлученный образец, 2, 3, 4 — детекторы, облученные соответственно потоками 5.1⋅10¹³, 5.4⋅10¹⁴ и 3.4⋅10¹⁵ н/см².

Скачать (14KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024