Application of Additional Leveling Drift Process to Improve the Electrophysical Parameters of Large Sized Si (Li) p-i-n Structures

Abstract

Розробка детекторів Si (Li) великих розмірів (з діаметром чутливої області більше 110 мм), з високою енергією та точністю позиціонування, лінійністю сигналів у широкому енергетичному діапазоні для альфа, бета та гамма-частинок все ще залишається досить складною проблемою. У роботі пропонується технологія вдосконалення процедури виготовлення структурованих p-i-n детекторів Si (Li). Ми розглядаємо метод додаткового "згладжування" дрейфу до вже підготовлених детекторів Si (Li), щоб досягти рівномірно скомпенсованої чутливої області по всьому об'єму та згладити локальні ділянки нескомпенсованих областей детекторів при певній температурі та електричному полі. Отримані експериментальні результати показують, що проведення додаткового процесу "згладжування" дрейфу забезпечує рівномірний розподіл іонів літію в кремнії і є однією з основних технологічних операцій. Вибір температурночасового режиму "згладжування" дрейфу залежить від питомого опору вихідного матеріалу. Тому для детекторів, отриманих на основі монокристалічного кремнію p-типу з високим опором (отриманим методом поплавкової зони) та низьким опором (отриманим методом Чохральського), було проведено додаткове "згладжування" дрейфу та порівняно їх електрофізичні реакції. Отже, було визначено, що для матеріалів з низьким опором "згладжування" дрейфу є більш ефективним.

The development of large sized Si (Li) detectors (with a sensitive region diameter more than 110 mm), with high energy and positional resolutions, signal linearity over a wide energy range, for alpha, beta and gamma particles is still a rather difficult technological task. This work proposes a technology to improve manufacturing procedure of p-i-n structured Si(Li) detectors. We consider a method of additional "leveling" drift to already prepared Si (Li) detectors to reach a uniformly compensated sensitive region throughout the entire volume, and to smooth out local areas of uncompensated detector regions at a certain temperature and electric field. Experimentally obtained results show that conducting an additional "leveling" drift process ensures uniform distribution of lithium ions in silicon and is one of the main technological operations. The choice of the temperature-time regime of the "leveling" drift depends on the specific resistance of the initial material. Therefore, an additional "leveling" drift was carried out on detectors obtained by p-type monocrystalline silicon with high resistance (obtained by the float-zone method) and with low resistance (obtained by the Czochralski method), and their electrophysical responses were compared. Consequently, it was determined that for low-resistance materials, "leveling" drift is more effective.