Влияние нейтронного облучения на характеристики SiC- и Si-детекторов

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

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.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

Ю. Гуров

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

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: gurov54@mail.ru
Ресей, 141980, Дубна, Московская обл., ул. Жолио-Кюри, 6; 115409, Москва, Каширское ш., 31

М. Довбненко

Объединенный институт ядерных исследований

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

С. Евсеев

Объединенный институт ядерных исследований

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

Н. Замятин

Объединенный институт ядерных исследований

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

Ю. Копылов

Объединенный институт ядерных исследований

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

С. Розов

Объединенный институт ядерных исследований

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

Е. Стрелецкая

Объединенный институт ядерных исследований

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

Б. Чернышев

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: gurov54@mail.ru
Ресей, 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

Әдебиет тізімі

  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

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Dependences of the capacitance C (1–4) and the parameter C⁻² ​​(5–8) on the applied voltage for SiC detectors: 1, 5 – non-irradiated sample; 2, 6 – detector irradiated with a flux of Ф = 5.1⋅10¹³ N/cm²; 3, 7 – Ф = 5.4⋅10¹⁴ N/cm², 4, 8 – Ф = 3.4⋅10¹⁵ N/cm².

Жүктеу (16KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. Dependences of the capacitance C (1, 2) and the parameter C⁻² ​​(3, 4) on the applied voltage for Si detectors: 1, 3 – non-irradiated sample; 2, 4 – detector irradiated with a flux Ф = 5.1⋅10¹³ N/cm².

Жүктеу (11KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. ²²⁶Ra spectra measured using SiC detectors: a — non-irradiated sample; b, c, d — detectors irradiated with neutron fluxes Ф = 5.1⋅10¹³, 5.4⋅10¹⁴ and 3.4⋅10¹⁵ n/cm², respectively.

Жүктеу (21KB)
Метадеректер
5. Fig. 4. ²²⁶Ra spectra measured using Si detectors: a — non-irradiated sample, b — detector irradiated with a neutron flux Ф = 5.1⋅10¹³ n/cm².

Жүктеу (16KB)
Метадеректер
6. Fig. 5. Dependence of the energy resolution on the applied voltage for SiC detectors: 1 — non-irradiated sample (right axis), 2, 3, 4 — detectors irradiated with neutron fluxes of 5.1⋅10¹³, 5.4⋅10¹⁴ and 3.4⋅10¹⁵ n/cm², respectively (left axis).

Жүктеу (11KB)
Метадеректер
7. Fig. 6. Dependence of the energy resolution (1, 3, right axis) and charge collection efficiency (2, 4, left axis) on the applied voltage for Si detectors: 1, 2 — non-irradiated sample, 3, 4 — detector irradiated with a flux of 5.1⋅10¹³ N/cm².

Жүктеу (14KB)
Метадеректер
8. Fig. 7. Dependence of charge collection efficiency on the applied voltage for SiC detectors: 1 — non-irradiated sample, 2, 3, 4 — detectors irradiated with fluxes of 5.1⋅10¹³, 5.4⋅10¹⁴ and 3.4⋅10¹⁵ N/cm², respectively.

Жүктеу (14KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2024