Влияние нейтронного облучения на характеристики SiC- и Si-детекторов

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

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.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Ю. Б. Гуров

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

Author for correspondence.
Email: gurov54@mail.ru
Russian Federation, 141980, Дубна, Московская обл., ул. Жолио-Кюри, 6; 115409, Москва, Каширское ш., 31

М. С. Довбненко

Объединенный институт ядерных исследований

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

С. A. Евсеев

Объединенный институт ядерных исследований

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

Н. И. Замятин

Объединенный институт ядерных исследований

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

Ю. A. Копылов

Объединенный институт ядерных исследований

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

С. В. Розов

Объединенный институт ядерных исследований

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

Е. A. Стрелецкая

Объединенный институт ядерных исследований

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

Б. A. Чернышев

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

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

Л. Грубчин

Institute of Electrical Engineering, Slovak Academy of Science Slovakia

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

Б. Затько

Institute of Electrical Engineering, Slovak Academy of Science Slovakia

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

References

  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

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
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.

Download (16KB)
Indexing metadata
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.

Download (11KB)
Indexing metadata
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.

Download (21KB)
Indexing metadata
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.

Download (16KB)
Indexing metadata
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).

Download (11KB)
Indexing metadata
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.

Download (14KB)
Indexing metadata
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.

Download (14KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences