Исследование нестационарных процессов в p-i-n CdTe детекторах рентгеновского и гамма излучения
Диссертация
Тем не менее, при регистрации гамма квантов с высокой энергией МПМ CdTe детекторы показали несколько существенных недостатков — малый объем чувствительной области, недостаточно высокое энергетическое разрешение из-за большой разности подвижности электронов и дырок в кристаллах CdTe. Вследствие неидентичности условий собирания заряда, образуемого в разных частях рабочего объема детектора… Читать ещё >
Список литературы
- Е. Н. Аркадьева, О. А. Матвеев, Ю. В. Рудь, and С. М. Рыбкин, «О возможности использования теллурида кадмия для создания пр детекторов гамма-квантов,» ЖТФ, vol. 36, по. 6, pp. 1146−1148, 1966.
- Е. Н. Аркадьева, JI. В. Маслова, О. А. Матвеев, and Ю. В. Рудь, «О спектрометрии, а частиц n-р счетчиками на основе теллурида кадмия,» Ф777, vol. 1, по. 5, pp. 805−806, 1967.
- J. W. Mayer, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. 43, p. 55, 1966.
- E. N. Arkadeva, L. V. Maslova, O. A. Matveev, S. M. Ryvkin, and Y. V. Rud, «On the CdTe detectors,» IEEE Transactions on Nuclear Science, vol. NS-15, no. 3−4, pp. 258−259, 1968.
- W. Akutagawa and K. R. Zanio, «The possibilities of using CdTe as a gamma spectrometer,» IEEE Transactions on Nuclear Science, vol. NS-15, no. 3−4, pp. 266−274, 1968.
- A. Cornet, P. Siffert, A. Coche, and R. Triboulet, «Cadmium telluride surface barrier detectors,» Applied Physics Letters, vol. 17, pp. 432−436, 1970.
- M. Hage-Ali and P. Siffert, «CdTe Nuclear Detectors and Applications. «Semiconductors and semimetals, vol. 43, pp. 291−334, 1995.
- В. С. Пономарев, В. А. Мейер, О. А. Матвеев, A. X. Хусаинов, В. Д. Куликов, and А. А. Томасов, «Исследование детекторов из теллурида кадмия для применения в рентгенофлуоресцентном анализе,» ПТЭ, по. 1, pp. 228−232, 1980.
- D. S. McGregor and Н. Hermon, «Room-temperature compound semiconductor radiation detectors,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. A395, pp. 101−124, 1997.
- M. R. Squillante and G. Entine, «New applications of CdTe nuclear detectors,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. A322, pp. 569−574, 1992.
- С. Scheiber and J. Chambron, «CdTe detectors in medicine: a review of current applications and future perspectives,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. A322, pp. 604−614, 1992.
- C. Scheiber, «CdTe and CdZnTe detectors in nuclear medicine,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. A 448, pp. 513−524, 2000.
- C. Scheiber and G. C. Giakos, «Medical applications of CdTe and CdZnTe detectors,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. A458, pp. 12−25,2001.
- S. Ricq, F. Glasser, and M. Garcin, «CdTe and CdZnTe detectors behavior in X-ray computed tomography conditions,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. A 442, pp. 45−52, 2000.
- R. Arlt, К. H. Czock, and D. E. Rundquist, «Overview of the use of CdTe detectors for the verification of nuclear material in nuclear safeguards,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. A322, pp. 575−582, 1992.
- R. Arlt and D. E. Rundquist, «Room temperature semiconductor detectors for safeguards measurements,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. A 380, pp. 455−461, 1996.
- L. A. A. Terremoto, C. A. Zeituni, J. A. Perrotta, and J. E. R. da Silva, «Gamma-ray spectroscopy on irradiated MTR fuel elements,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. A450, pp. 495−514, 2000.
- А. X. Хусаинов and Ю. А. Петухов, «Способ изготовления детекторов ионизирующих излучений, «Авторское свидетельство № 1 194 160, приоритет 08.07.83, 1985.
- A. Kh. Khusainov, «Cadmium telluride detectors with thermoelectric cooling,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. A322, pp. 335−340, 1992.
- A. Kh. Khusainov, R. Arlt, and P. Siffert, «Perfomance of a high resolution CdTe and CdZnTe p-i-n detectors,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. A 380, pp. 245−251, 1996.
- R. Arlt, V. Ivanov, and A. Kh. Khusainov, «Advances in high-resolution CdTe and large volume CdZnTe detectors,» SPIE, vol. 31 515, pp. 227−236, 1997.
- Н. L. Malm, Т. W. Raudorf, М. Martini, and К. R. Zanio, «Gamma ray efficiency comparisons for Si (Li), Ge, CdTe and HgI2 detectors,» IEEE Transaction on Nuclear Science, vol. NS-20, no. 1, pp. 500−509, 1972.
- S. Ramo, «Currents induced by electron motion,» Proceedings of the IRE, p. 584, Sept. 1939.
- Z. He, «Review of the Shockley-Ramo theorem and its application in semiconductor gamma-ray detectors,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. A 463, pp. 250−267, 2001.
- T. W. Raudorf and R. Pehl, «Effect of charge carrier trapping on Ge coaxial detector line shapes,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. A 255, pp. 538−551, 1987.
- R. Trammell and F. J. Walter, «The effect of carrier trapping in semiconductor y-ray spectrometers,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. 76, p. 317, 1969.
- T. A. McMath and M. Martini, «The effect of charge trapping on the spectrometer perfomance of p-i-n semiconductor detectors,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. 86, pp. 245−252, 1970.
- V. Radeka, «Signal, noise and resolution in position-sensitive detectors,» IEEE Transaction on Nuclear Science, vol. NS-21, no. 1, pp. 51−64, 1974.
- Дж. Дирнли and Д. Нортроп, Полупроводниковые счетчики ядерных излучений 1966.
- X. Шмидт, Измерительная электроника в ядерной физике. Москва: Мир, 1989.
- F. N. Hooge, Т. G. М. Kleinpenning, and L. К. J. Vandamme, «Experimental studies on 1/f noise,» Reports on Progress in Physics, vol. 44, no. 5, pp. 479−532, 1981.
- F. S. Goulding and D. A. Landis, «Signal processing for semiconductor detectors,» IEEE Transaction on Nuclear Science, vol. NS-29, no. 3, pp. 1125−1141, 1982.
- F. S. Goulding, «Some aspects of detectors and electronics for x-ray fluorescence analysis,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. A142, pp. 213−223, 1977.
- J. S. Iwanczyk and B. Patt, «Electronics for x-ray and gamma ray spectrometers,» Semiconductors andsemimetals, vol. 43, pp. 531−560, 1995.
- J. S. Iwanc2yk and W. F. Schnepple, «The effect of charge trapping on the spectrometric perfomance of HgI2 y-detectors,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. A322, pp. 421−426, 1992.
- H. L. Malm and M. Martini, «Polarization phenomena in CdTe preliminary results,» Can. J. Phys., vol. 51, pp. 2336−2340, 1973.
- H. L. Malm and M. Martini, «Polarization phenomena in CdTe nuclear radiation detectors,» IEEE Transaction on Nuclear Science, vol. NS-21, no. l, pp. 322−330, 1974.
- R. O. Bell, G. Entine, and H. B. Serreze, «Time-dependent polarization of CdTe gamma-ray detectors,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. 117, pp. 267−271, 1974.
- P. Siffert, J. Berger, C. Scharager, A. Cornet, and R. Stuck, «Polarization in cadmium telluride nuclear radiation detectors,» IEEE Transaction on Nuclear Science, vol. NS-23, no. 1, pp. 159−170, 1976.
- F. V. Wald and G. Entine, «Crystal growth of CdTe for y-ray detectors,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. 150, no. 1, pp. 13−23, 1978.
- T. Mohammed-Brahim, A. Friant, and J. Mellet, «Structure MIS effects on polarization of Hgl2 crystals used for y-ray detection,» IEEE Transaction on Nuclear Science, vol. NS-32, no. 1, pp. 581−584, 1985.
- A. Holzer and M. Schieber, «Reduction of polarization in mercuric iodide nuclear radiation detectors,» IEEE Transaction on Nuclear Science, vol. NS-27, no. 1, pp. 266−271, 1980.
- M. Hage-Ali, R. Stuck, C. Scharager, and P. Siffert, «Correlation between surface properties and detection characteristics of cadmium telluride detectors,» IEEE Transaction on Nuclear Science, vol. NS-26, no. 1, pp. 281 291, 1979.
- А. Ярив and П. Юх, Оптические волны в кристаллах. Москва: Мир, 1987.
- D. F. Nelson and F. К. Reinhart, «Light modulation by the electro-optic effect in reverse-biased GaP p-n junctions,» Applied Physics Letters, vol. 5, no. 7, pp. 148−150, 1964.
- E. P. Мустель and В. H. Парыгин, Методы модуляции и сканирования света. Москва: Наука, 1970.
- В. М. Андреев, В. К. Еремин, and Н. Б. Строкан, «Об использовании электрооптического эффекта для изучения области пространственного заряда р-n структур,» Ф777, vol. 20, по. 7, pp. 1234−1238, 1986.
- A. Zumbiehl, М. Hage-Ali, P. Fougeres, J. М. Koebel, R. Regal, and P. Siffert, «Electric field distribution in CdTe and CdZnTe nuclear detectors,» Journal of Crystal Growth, vol. 197, pp. 650−654, 1999.
- H. W. Yao, R. J. Anderson, R. B. James, and R. W. Olsen, «Optical stadies of the internal electric field disributions of CZT detectors under bias conditions,» Material Research Society Symposium Proceedings, vol. 487, pp. 51−57, 1998.
- П. Г. Кашерининов, А. В. Кичаев, and А. А. Томасов, «Фотоэлектрические явления в структурах на высокоомных полупроводниковых кристаллах с тонким слоем диэлектрика на границе полупроводник-металл,» ФТП, vol. 29, по. 11, pp. 2092−2106, 1995.
- П. Г. Кашерининов, А. В. Кичаев, С. JI. Кузьмин, and И. Д. Ярошец-кий, «Полупроводниковый фотоприемник со светоуправляемой фоточувствительной областью,» Письма в ЖТФ, vol. 19, по. 9, pp. 51−54, 1993.
- П. Г. Кашерининов, А. В. Кичаев, С. JI. Кузьмин, М. М. Мездрогина, and И. Д. Ярошецкий, «Быстрые нелинейные оптические среды на гетероструктурах электрооптический-неэлектрооптический кристалл (CdTe-a-Si),» Письма в ЖТФ, vol. 19, по. 9, pp. 47−50, 1993.
- П. Г. Кашерининов, А. В. Кичаев, and И. Д. Ярошецкий, «Распределение напряженности электрического поля в высокоомных М (ТД)П (ТД)М структурах при освещении,» Письма в ЖТФ, vol. 19, по. 17, pp. 49−54, 1993.
- П. Г. Кашерининов, М. М. Мездрогина, and И. Д. Ярошецкий, «Полупроводниковая гетероструктура электрооптический-неэлектрооптический кристалл на системе гидрированный кремний-теллурид кадмия,» Письма в ЖТФ, vol. 20, по. 8, pp. 24−29, 1994.
- П. Г. Кашерининов, А. В. Кичаев, and И. Д. Ярошецкий, «Фотоэлектрические явления в структурах с границей раздела полупроводник-тонкий слой диэлектрика на высокоомных компенсированных кристаллах,» ЖТФ, vol. 65, по. 9, pp. 193−197,1995.
- А. Джеррард and Дж. M. Бёрч, Введение в матричную оптику. Москва: Мир, 1978.
- В. JL Бонч-Бруевич and С. Г. Калашников, Физика полупроводников. Москва: Наука, 1977.
- W. Shockley and W. Т. Read, «Statistics of the recombinations of holes and electrons,» Physical Review, vol. 87, no. 2, pp. 835−842, 1952.
- Б. И. Резников and Г. В. Царенков, «Светоуправляемые электрические поля в высокоомной МПМ структуре при наличии глубоких примесных уровней. 1. Малые интенсивности.,» ФТП, vol. 28, по.2, pp. 242−258, 1994.
- С. Зи, Физика полупроводниковых приборов. Москва: Мир, 1984.
- Б. С. Польский, Численное моделирование полупроводниковых приборов. Рига: Зинатне, 1986.
- А. Н. Бубенников and А. Д. Садовников, Физико-технологическое проектирование биполярных элементов кремниевых БИС. Москва: Радио и связь, 1991.
- П. Г. Кашерининов, Б. И. Резников, and Г. В. Царенков, «Фотоэффект в структуре металл-полупроводник-металл на основе вы-сокоомного полупроводника,» ФТП, vol. 26, по. 8, pp. 1480−1492, 1992.
- G. Fonthala, L. Tirado-Mejia, J. I. Marin-Hurtado, H. Ariza-Calderon, and J. G. Mendoza-Alvares, «Temperature dependence of the band gap energy of crystalline CdTe,» Journal of Physics and Chemistry of Solids, vol. 61, pp. 579−583, 2000.
- J. P. Ponpon, «A review of ohmic and rectifying contacts on cadmium tel-luride,» Solid-State Electronics, vol. 28, no. 7, pp. 689−706, 1985.
- A. T. Akobirova, L. V. Maslova, O. A. Matveev, S. M. Ryvkin, and A. Kh. Khusainov, «Charge collection in M-S-M cadmium telluride detectors,» Revue de Physique Appliquee, vol. 12, pp. 331−334, 1977.
- T. Takebe, J. Saraie, and H. Matsunami, «Detailed characterization of deep centers in CdTe: photoinonization and thermal ionization properties,» J. Appl. Phys., vol. 53, no. 1, pp. 457−468, 1982.
- X. Mathew, «Photo-induced current transient spectroscopic study of the traps in CdTe,» Solar Energy Materials & Solar Cells, vol. 76, pp. 225 242, 2003.
- G. Aubin, J. Barrette, G. Lamoureux, and S. Monaro, «Calculated relative efficiency for coaxial and planar Ge (Li) detectors,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. 76, pp. 85−92, 1969.
- B. F. Peterman, S. Hontzeas, and R. G. Rystephanick, «Monte carlo calculations of relative efficiencies of Ge (Li) detectors,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. 104, pp. 461−468, 1972.
- G. Gaggero, «Monte carlo calculations for the photofractions and energy loss spectra of Ge (Li) semiconductor detectors,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. 94, pp. 481−492, 1971.
- B. Lai and К. V. K. Iyengar, «Monte carlo calculations of gamma ray re-sponcse characteristics of cylindrical Ge (Li) detectors,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. 79, pp. 19−28, 1970.
- N. V. De Castro Faria and R. J. A. Levesque, «Photopeak and double-escape peak efficiencies of germanium lithium drift detectors,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. 46, pp. 325−332, 1967.
- B. Grosswendt and E. Waibel, «Determination of detector efficiencies for gamma ray energies up to 12 MeV,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. 131, pp. 143−156, 1975.
- J. C. Liu, W. R. Nelson, and R. Seefred, «Response calculations of the CdZnTe detector using EGS4,» KEK Proceedings, vol. 200−20, pp. 135 143, 2000.
- A. Gliere, M. Rosaz, and L. Verger, «Simulation of CdZnTe gamma-ray spectrometer response,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. A442, pp. 250−254, 2000.
- J. M. Puzovic and I. V. Anicin, «User-friendly Monte-Carlo program for the generation of gamma-ray spectral responses in complex source-detector arrangements,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. A414, pp. 279−282, 1998.
- C. Manfredotti, F. Fizzotti, P. Polesello, and E. Vittone, «A realistic simulation of CdTe gamma-ray detectors,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. A380, no. 1−2, pp. 145−147, 1996.
- S. Miyajima, H. Sakuragi, and M. Matsumoto, «Response of CdZnTe detector in measurement of diagnostic x-ray spectra,» KEK Proceedings, vol. 200−20, pp. 242−249, 2000.
- E. Storm and H. I. Israel, «Photon cross sections from 1 kev to 100 Mev for elements Z=1 to Z=100,» Nuclear Data Tables, vol. A7, pp. 565−681, 1970.
- A. F. Bielajew and D. W. O. Rogers, «PRESTA: the parameter reduced electron-step transport algorithm for electron Monte Carlo transport,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. В18, pp. 165 181,1987.
- С. H. Blanchard and U. Fano, «A formula for multiple scattered electrons,» Physical Review, vol. 82, p. 767, 1951.
- H. A. Bethe, «Moliere's theory of multiple scattering,» Physical Review, vol. 89, no. 6, pp. 1256−1266, 1953.
- B. Grosswendt, «Berechnung der electronen-bremsstrahlspektren in NaJ, CsJ, Si und Ge,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. 116, pp. 97−104, 1974.
- H. W. Koch and J. W. Motz, «Bremsstrahlung cross-section formulas and related data,» Reviews of Modern Physics, vol. 31, no. 4, pp. 920−955, 1959.
- S. M. Seltzer and M. J. Berger, «Bremsstrahlung spectra from electron interactions with screened atomic nuclei and orbital electrons,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. В12, pp. 95−134, 1985.
- A. F. Bielajew, Fundamentals of the Monte Carlo method for neutral and charged particle transport The University of Michigan, 2000.
- W. H. Press, S. A. Teukolsky, W. T. Vetterling, and B. P. Flanneiy, Numerical Recipes in C, second ed CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS, 1997.
- A. Kh. Khusainov, A. L. Dudin, A. G. lives, V. F. Morozov, A. K. Pusto-voit, and R. D. Arlt, «High performance p-i-n CdTe and CdZnTe detectors,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. A428, pp. 58−65, 1999.
- N. V. Agrinskaya, Sov. Phys. Semicond., vol. 2, p. 776, 1969.
- A. C. Lewandowski and S. W. S. McKeever, «Trapping parameters in CdTe single crystals determined by thermally stimulated conductivity,» J. Appl. Phys., vol. 68, no. 1, pp. 2196−2205, 1990.
- D. M. Hofmann, W. Stadler, P. Christmann, and В. K. Meyer, «Defects in CdTe and CdZnTe,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. A380, pp. 117−120, 1996.
- M. Samimi, В. Biglari, М. Hage-Ali, J. M. Koebel, and P. Siffert, «Structural defects in high resistivity cadmium telluride,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. A283, pp. 243−248, 1989.
- R. Gunnink and R. Arlt, «Methods for evaluating and analyzing CdTe and CdZnTe spectra,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. A 458, pp. 196−205, 2001.
- D. T. Vo and P. A. Russo, «PC/FRAM plutonium isotopic analysis of CdTe gamma-ray spectra,» Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. A486, pp. 813−824, 2002.