Радиационная стойкость n- и p-Si, легированного кислородом и германием, при облучении высокоэнергетическими ядерными частицами

Abstract

Исследована радиационная стойкость образцов n- и р-Si, выращенных методом бестигельной зонной плавки и трансмутационно-легированных, а также кремния, выращенного методом Чохральского до и после легирования германием (NGe = 2 · 10²⁰ cм⁻³), после облучения быстрыми нейтронами реактора ВВР-М при комнатной температуре. Эффективная концентрация носителей в зависимости от флюенса описана в рамках уточненной модели Госсика. Обнаружено, что введение германия, обогащение кислородом повышают радиационную стойкость n-Si так же, как и трансмутационное легирование. Предложен метод повышения радиационной стойкости полупроводниковых детекторов ядерных частиц. Показано, что создание кластеров дефектов быстрыми нейтронами отличается от их создания при облучении 24 ГэВ протонами кремния.

Досліджено радіаційну стійкість зразків n- і p-Si, вирощених методом безтигельної зонної плавки і трансмутаційно-легованих, а також кремнію, вирощеного методом Чохральського до та після легування германієм (NGe = 2 · 10²⁰ cм⁻³), після опромінення швидкими нейтронами реактора ВВР-М при кімнатній температурі. Ефективну концентрацію носіїв у залежності від флюенса описано в рамках уточненої моделі Госсіка. З’ясовано, що введення германію, збагачення киснем підвищують радіаційну стійкість n-Si так само, як і трансмутаційне легування. Запропоновано метод підвищення радіаційної стійкості напівпровідникових детекторів ядерних частинок. Показано, що створення кластерів дефектів швидкими нейтронами відрізняється від їх утворення при опроміненні 24 ГеВ протонами кремнію.

The radiation hardness of n- and p-Si samples grown both by the floating-zone technique and transmutation doped, as well as Si obtained by Czochralski method, were studied after irradiation by fast-pile neutrons of WWR-M reactors under room temperature before and after germanium doped (NGe = 2 · 10²⁰ cм⁻³). The dependence of the effective concentration of carriers on fluence was described in the framework of Gossick's corrected model. It was found that the introduction of germanium and oxygen enrichment improve the radiation hardness of n-Si in the same way as transmutation doping. The method of increasing of radiation hardness for the semiconductor detectors of nuclear particles was proposed. It was shown that the formation of defect clusters by fast-pile neutrons differs from their formation at irradiation of silicon by 24 GeV protons.