Полікристалічні плівки CdZnTeSe та CdMnTeSe для створення активної зони детекторів рентгенівського та гамма-випромінювання нового покоління

Abstract

Об’єкт дослідження – процеси структуро- і фазоутворення, електрофізичні, оптичні властивості та елементний склад у полікристалічних плівках CdZnTeSe та CdMnTeSe, а також функціональні елементи детекторів іонізуючого випромінювання на їх основі. Предметом дослідження є фазовий склад, структурні, субструктурні, оптичні, електричні властивості і елементний склад плівок CdZnTeSe та CdMnTeSe; фоточутливість і робочі характеристики модельних зразків детекторів іонізуючого випромінювання на основі CdZnTeSe та CdMnTeSe. Основна мета проєкту полягає у створенні функціональних елементів детекторів іонізуючого випромінювання на основі полікристалічних плівок чотирикомпонентних твердих розчинів напівпровідникових сполук, зокрема CdZnTeSe та CdMnTeSe, відносно недорогим методом вакуумного термічного випаровування в квазізамкненому об’ємі. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні завдання: модернізація технології осадження полікристалічних плівок методом вакуумного термічного випаровування в квазізамкненому об’ємі, зокрема для більш точного контролю параметрів при вирощуванні плівок, шляхом створення електронної системи моніторингу та керування технологічними режимами вирощування; визначити умови вирощування полікристалічних плівок методом вакуумного термічного випаровування в квазізамкненому об’ємі та розробити оптимальну технологію регулювання їх хімічного складу, у т.ч. шляхом вибору відповідних компонентів вихідної шихти; з метою покращення властивостей отриманих плівок, розробити методики післяростового термічного та лазерного відпалів; дослідити морфологічні, структурні, субструктурні, оптичні, електрофізичні властивості та елементний склад отриманих полікристалічних шарів в залежності від умов їх отримання та відпалів, встановити зв'язок між ними; провести числове моделювання характеристик і оптимізації параметрів приладової структури прототипів детекторів іонізуючого випромінювання на базі плівок CdZnTeSe та CdMnTeSe, у т.ч. із створенням спеціалізованої 3D-моделі детекторних структур; за результатами проведених комплексних досліджень та враховуючи результати числового моделювання параметрів, оптимізувати умови вирощування плівок твердих розчинів з наперед заданими властивостями, а також тримання необхідних буферних і контактних шарів детекторів; отримати модельні зразки функціональних елементів детекторів іонізуючого випромінювання на основі полікристалічних плівок CdZnTeSe та CdMnTeSe; провести дослідження робочих характеристик отриманих функціональних елементів детекторів іонізуючого випромінювання з використанням реальних джерел гамма- і бета-випромінювання; узагальнення отриманих результатів. Мета завершального етапу виконання проекту – визначення параметрів та структури прототипів датчиків іонізуючого випромінювання, за розробленою моделлю розрахунку; визначення умов та зразків осаджених контактних шарів; виготовлення модельних зразків плівкових детекторів іонізуючого випромінювання на базі плівок CdZnTeSe та CdMnTeSe та результати вимірювання їх фоточутливості; дослідження робочих характеристик отриманих прототипів детекторів іонізуючого випромінювання з використанням реальних джерел гамма- і бета-випромінювання