Influence of Ionizing Irradiation on Magnetosensitive Transistor Structures

Abstract

Робота присвячена дослідженню впливу іонізуючого опромінення і температури на основні характеристики магніточутливих транзисторних структур (МТС). МТС широко використовуються у різних сферах науки і техніки, зокрема, як сенсори магнітного поля, сенсори положення та переміщення елементів конструкцій різних систем тощо. Характеристики МТС і, відповідно, пристроїв на їх основі можуть бути нестабільними через вплив зовнішніх факторів. Одним з таких факторів є іонізуюче випромінювання. В даній роботі досліджувався вплив опромінення на лінійному прискорювачі "Електроніка" швидкими електронами і на установці МРХ "Гама-25" γ-квантами на абсолютну чутливість МТР. Опромінювалися зразки МТС з різними значеннями поверхневого електричного опору різними дозами та інтенсивностями. Досліджувався також вплив термообробки зразків МТС після їх опромінення. Наводяться залежності чутливості МТС від різних інтегральних доз опромінення електронами та інтенсивності γ-квантів. Встановлена зміна залежності чутливості МТС від впливу температури на характеристики структур. Досліджено можливість використати вплив температури для стабілізації характеристик МТС. Визначено оптимальний діапазон температури відпалу МТС поблизу 450 °С у повітрі та час нагріву, за яких у структурі напівпровідника не відбувається процес дефектоутворення, що могло б негативно вплинути на характеристики МТС і, відповідно, на пристрої на їх основі. Показано, що термообробка МТС після опромінення швидкими електронами та γ-квантами може з успіхом використовуватися для стабілізації характеристик МТС.

The work is devoted to the study of the influence of ionizing radiation and temperature on the main magnetosensitive transistor structure (MTS) characteristics. MTS are widely used in various fields of science and technology, in particular, as magnetic field sensors, position and movement sensors of structural elements of various systems and etc. The characteristics of MTS and, accordingly, devices based on them may be unstable due to the influence of external factors. One of these factors is ionizing radiation. In this work, we investigated the effect of irradiation at the “Elektroniks” linear accelerator with fast electrons and at the “Gamma-25” MRS installation with γ-quanta on the MTP absolute sensitivity. MTS samples with different surface electrical resistance values were irradiated with different doses and intensities. The influence of heat treatment on MTS samples after their irradiation was also investigated. The dependences of the MTS sensitivity on various integral doses of electron irradiation and γ-quanta intensity are presented. The change in the MTS sensitivity dependence on the annealing temperature on the structure characteristics was established. The possibility of using the temperature effect to stabilize the MTS characteristics was investigated. The optimal range of MTS annealing temperature near 450 °C in air and the heating time, at which the defect formation process which could negatively affect the MTS characteristics does not occur in the semiconductor structure, and, accordingly, in devices based on them, were determined. It is shown that MTS heat treatment after irradiation with fast electrons and γ-quanta can be successfully used to stabilize the MTS characteristics.