Моделирование накопления заряда в кремниевых фотоэлектронных умножителях под воздействием мягкого рентгеновского излучения
Огородников Д. А.
2022
В программном комплексе Silvaco создана модель структуры ячеек кремниевых фотоэлектронных умножителей (SiФЭУ). Ячейки представляли собой оптически изолированные друг от друга n+–p–p+-структуры. Оптическая изоляция ячеек осуществлялась канавками, которые после пассивации боковых стенок слоем SiО2 заполнялись металлом. Моделирование проводилось для двух вариантов конструкции структур SiФЭУ: вывод металла канавки электрически соединялся 1) с n+-областью ячейки, 2) с p+-областью. Ячейки облучались рентгеновскими квантами с энергией 10 кэВ дозой 105 рад при значениях обратного электрического смещения Ub = –30 В (активный электрический режим) и Ub = 0 В (пассивный электрический режим). Получено распределение объемной плотности накопленного заряда Q в слое окисла разделительной канавки. Установлено, что максимальное значение Q > 0 зависит от режима облучения. В пассивном режиме величина Q минимальна и совпадает для обоих вариантов структур, в активном режиме она возрастает по сравнению с пассивным в 2,5 раза для SiФЭУ со структурой второго варианта и в 5,9 раза со структурой первого. Полученный результат объясняется усилением выхода заряда Q дырок под действием электрических полей в слоях окислов разделительных канавок ячеек SiФЭУ.
Огородников Д. А. Моделирование накопления заряда в кремниевых фотоэлектронных умножителях под воздействием мягкого рентгеновского излучения. Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-математических наук. 2022;58(3):337-343.
https://doi.org/10.29235/1561-2430-2022-58-3-337-343
Цитирование
Список литературы
1. Гулаков, И. Р. Фотоприемники квантовых систем / И. Р. Гулаков, А. О. Зеневич. – Минск: УО ВГКС, 2012. – 48 с.
2. The cross-talk problem in SiPMs and their use as light sensors for imaging atmospheric Cherenkov telescopes / Е. Popova [et al.] // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A. – 2009. – Vol. 610, № 1. – P. 131–134. http://dx.doi. org/10.1016%2Fj.nima.2009.05.150
3. Garutti, E. Radiation Damage of SiPMs / E. Garutti, Yu. Musienko // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A. – 2019. – Vol. 926. – P. 69–84. https://doi.org/10.1016/j.nima.2018.10.191
4. Таперо, К. И. Радиационные эффекты в кремниевых интегральных схемах космического применения / К. И. Таперо, В. Н. Улимов, А. М. Членов // Влияние ионизирующих излучений на кремний, биполярные приборные структуры / К. И. Таперо, В. Н. Улимов, А. М. Членов. – Минск, 2012. – С. 261–287.
5. ATLAS User’s Manual. Device Simulation Software [Electronic resource] / SILVACO International. – 2010. – Mode of access: http://ridl.cfd.rit.edu/products/manuals/Silvaco/atlas_users.pdf. – Date of access: 13.05.2021.
Похожие публикации