Protonais indukuotos radiacinės pažaidos sensoriuose su vidiniu stiprinimu valdymas taikant terminio apdorojimo metodus
Anotacija
Silicio pagrindu sukurti dalelių jutikliai plačiai naudojami aukštųjų energijų ir branduolinės fizikos eksperimentuose, vykdomuose CERN. Silicio jutikliai su vidiniu stiprinimu (vadinamieji Low Gain Avalanche Detectors, LGADs) pasižymi minėtuose eksperimentuose būtina erdvine ir laikine skyra ir laikomi vienu perspektyviausių technologinių sprendimų planuojamam didelio šviesingumo Didžiojo hadronų priešinių pluoštų greitintuvo (High-Luminosity Large Hadron Collider, HL-LHC) atnaujinimui, po kurio jutikliai turės atlaikyti ypač dideles spinduliuotės dozes.
Šiame darbe ištirta didelės energijos (24 GeV) reliatyvistinių protonų spinduliuotės įtaka silicio jutiklių su vidiniu stiprinimu elektrinėms charakteristikoms. Pasitelkus voltamperinių ir voltfaradinių charakteristikų matavimus, mikrobangomis zonduojamo fotolaidumo kinetikų analizę, fotojonizacijos spektroskopiją bei indukuoto krūvio dreifo srovių kinetikų matavimus, buvo ištirti nuotėkio srovės, efektinės legirantų koncentracijos, krūvininkų gyvavimo trukmės, radiacinių defektų spektrinių charakteristikų ir krūvio surinkimo efektyvumo pokyčiai jutikliuose su vidiniu stiprinimu prieš ir po terminių iškaitinimų įvairiose temperatūrose.
Buvo atskleista, kad protonų spinduliuotė sukelia defektų formavimąsi, tokių kaip divakansijų ir trivakansijų kompleksai, boro–deguonies, anglies–deguonies, divakansijos–deguonies kompleksai bei bistabilūs centrai. Šie defektai veikia kaip generaciniai arba rekombinaciniai centrai, nulemiantys jutiklių funkcinių charakteristikų kaitą. Parodyta, kad bandinių iškaitinimas iki 400 °C nulemia radiacinių defektų transformacijas ar dalies jų pasyvaciją, taip pat iš dalies atkuria legirantų koncentracijų pasiskirstymo profilius ir krūvininkų rekombinacijos trukmę. Aptarti rezultatai patvirtina defektų inžinerijos svarbą, siekiant padidinti jutiklių su vidiniu stiprinimu radiacinį atsparumą ir siekiant taikyti juos ateities aukštųjų energijų fizikos eksperimentuose.
