Полупроводниковый детектор электронных потоков

 

Изобретение относится к технике измерений электронных потоков, а именно к полупроводниковым детекторам. Цель изобретения увеличение срока службы детектора при одновременном увеличении удельной чувствительности и стойкости к радиации. Сущность изобретения состоит в применении состава, не содержащего хлоридов кадмия, так как хлориды металлов, обеспечивая высокую чувствительность полупроводниковых материалов A₂B₆ к низким потокам электронного пучка, при увеличении интенсивности облучения способствуют быстрой деградации в результате нагрева, вызываемого протекающим током. Введение в состав детектора электронных потоков селенида кадмия и сульфата никеля позволяет существенно увеличить удельную чувствительность и уменьшить деградацию при нагреве, возникающих в процессе облучения в рабочем режиме. 1 табл.

Изобретение относится к полупроводниковому приборостроению и контрольной измерительной технике и может быть использовано при изготовлении приборов, определяющих наличие и интенсивность потока ускоренных электронов в электронной микроскопии, β-излучения, а также электронных потоков в условиях космических исследований. Цель изобретения увеличение срока службы детектора и увеличения удельной чувствительности и стойкости к радиации. Особенность изобретения состоит в применении состава, не содержащего хлоридов металлов, в особенности хлоридов кадмия, так как хлориды металлов, обеспечивая высокую чувствительность полупроводниковых материалов типа А₂В₆ к низким потокам электронного пучка при увеличении интенсивности облучения, способствуют быстрой деградации в результате нагрева, вызываемого протекающим током. Введение в состав детектора электронных потоков селенида кадмия и сульфата никеля позволяет существенно увеличить удельную чувствительность и уменьшить деградацию при нагреве, возникающем в процессе облучения в рабочем режиме. Достижение указанного положительного эффекта путем введения активирующей добавки в виде сульфата никеля (NiSO₄) связано со стойкостью сульфатной соли к нагреву и донорным действиям никеля, что проявляется в увеличении времени жизни электронно-возбужденных носителей заряда. На увеличение чувствительности влияет введение селенида кадмия, обладающего меньшими значениями ширины запрещенной зоны, удельным сопротивлением и большим зарядовым числом, способствующим усилению взаимодействия электронного пучка с детектором. П р и м е р 1. Приготавливают вещество следующего состава, мас. CdS 20 PbS 21 CdSe 56 NiSO₄ 3 Для приготовления вещества используют порошки указанных веществ марки "для полупроводников". На изолирующую подложку наносят фотопроводящий слой методом термического испарения в вакууме в открытом объеме. Полученные слои отжигают на воздухе при 500^оС в течение 15 мин. Затем испарением алюминия в вакууме наносят электроды. Удельная чувствительность составляет 25 А/Вт˙ В, пороговая чувствительность 2 ˙10^-9 Вт/см². Доза облучения, которая не вызывает изменения параметров детектора, составляет 10⁹ рад. При облучении детектора электронным потоком мощностью ≥ 5 ^.10^-2 Вт/см² протекание наведенного тока приводит к нагреву детектора до 100-110^оС, при этом относительное изменение удельной чувствительности 10% пороговая чувствительность ухудшается в два раза. Допустимая детектируемая мощность электронного пучка 10^-1 Вт/см². П р и м е р 2. Приготавливают вещество следующего состава, мас. CdS 15 PbS 40 CdSe 40 NiSO₄ 5 Удельная чувствительность 20 А/Вт ^. В, пороговая чувствительность 2 ˙10^-9 Вт/см². При облучении детекторов электронным потоком мощностью ≥ 5˙ 10^-2 Вт/см² протекание наведенного тока приводит к нагреву детектора до 100-110^оС, при этом относительное изменение удельной чувствительности 12% Предельная доза облучения 10⁹ рад. П р и м е р 3. Приготавливают вещество следующего состава, мас. CdS 25 PbS 2 CdSe 72 NiSO₄ 1 Удельная чувствительность 18 А/Вт˙ В, пороговая чувствительность 4˙ 10^-9 Вт/см². Относительное изменение удельной чувствительности при нагреве 14% Предельная доза облучения 10⁹ рад. П р и м е р 4. Приготавливают вещество следующего состава, мас. CdS 10 PbS 40 CdSe 45 NiSO₄ 5 Удельная чувствительность 5 А/Вт ˙В, пороговая чувствительность 4,5˙ 10^-9 Вт/см², относительное изменение удельной чувствительности при нагреве 15% Предельная доза облучения 10⁹ рад. П р и м е р 5. Приготавливают вещество следующего состава, мас. CdS 30 PbS 2 CdSe 67 NiSO₄ 1 Удельная чувствительность 2,5 А/Вт ˙В, пороговая чувствительность 3 ˙10^-9 Вт/см², относительное изменение удельной чувствительности при нагреве 16% Предельная доза облучения 10⁹ рад. П р и м е р 6. Приготавливают вещество следующего состава, мас. CdS 15 PbS 44 CdSe 40 NiSO₄ 1 Удельная чувствительность 1,5 А/Вт˙ В, пороговая чувствительность 6 ˙10^-9 Вт/см², относительное изменение удельной чувствительности при нагреве 18% Предельная доза облучения 10⁹ рад. П р и м е р 7. Приготавливают вещество следующего состава, мас. CdS 25 PbS 1 CdSe 72 NiSO₄ 2 Удельная чувствительность составляет 2 А/Вт ˙В, пороговая чувствительность 6x x10^-9 Вт/см², относительное изменение удельной чувствительности при нагреве 20% Предельная доза облучения 10⁸ рад. П р и м е р 8. Приготавливают вещество следующего состава, мас. CdS 15 PbS 4 CdSe 80 NiSO₄ 1 Удельная чувствительность 15 А/Вт ˙В, пороговая чувствительность 6˙ 10^-9 Вт/см², относительное изменение удельной чувствительности при нагреве 22% Предельная доза облучения 10⁹ рад. П р и м е р 9. Приготавливают вещество следующего состава, мас. CdS 25 PbS 40 CdSe 40 NiSO₄ 5 Удельная чувствительность 0,8 А/Вт ˙В, пороговая чувствительность 10⁸ А/Вт˙В, относительное изменение удельной чувствительности при нагреве 20% Предельная доза облучения 10⁹ рад. П р и м е р 10. Приготавливают вещество следующего состава, мас. CdS 25 PbS 2,5 CdSe 72 NiSO₄ 0,5 Удельная чувствительность 2,6 А/Вт ˙В, пороговая чувствительность 8 ˙10^-9 Вт/см², относительное изменение удельной чувствительности при нагреве 2% Предельная доза облучения 10⁹ рад. П р и м е р 11. Приготавливают вещество следующего состава, мас. CdS 15 PbS 39 CdSe 40 NiSO₄ 6
Удельная чувствительность 4 А/Вт ˙В, пороговая чувствительность 6 х 10^-9 Вт/см², относительное изменение удельной чувствительности при нагреве 20% Предельная доза облучения 10⁹ рад. Таким образом для CdS существенным является интервал значений количества вещества, находящегося в пределах 15-25 мас. Нижний предел отражен в примере 2, а верхний предел в примере 3. Запредельное значение для нижнего предела отражено в примере 4, а для верхнего в примере 5, что доказывает существенность данного интервала значений CdS в предлагаемом составе. Для PbS существенным является интервал значений количества вещества, находящегося в пределах 2-40 мас. Нижний предел отражен в примере 3, а верхний в примере 2. Запредельное значение для нижнего предела отражено в примере 7, а для верхнего в примере 6, что доказывает существенность данного интервала значений PbS в предлагаемом составе. Для CdSe существенным является интервал значений количества вещества, находящегося в пределах 72-40 мас. Нижний предел отражен в примере 2, а верхний в примере 3. Запредельное значение для нижнего предела отражено в примере 9, для верхнего предела в примере 8, что доказывает существенность данного интервала значений CdSe в предлагаемом составе. Для NiSO₄ существенным является интервал значений количества вещества, находящегося в пределах 1-5 мас. Нижний предел отражен в примере 3, а верхний в примере 2. Запредельное значение для нижнего предела отражено в примере 10, для верхнего предела в примере 11, что доказывает существенность данного интервала значений в предлагаемом составе. Анализ всех примеров в совокупности полностью описывает и доказывает существенность верхнего и нижнего предела значений количества каждого компонента, входящего в предлагаемый состав детектора электронных потоков. В таблице приведены данные сопоставительного анализа параметров детекторов электронных потоков. Таким образом, использование предлагаемого состава при производстве детекторов электронных потоков обеспечивает получение детекторов с высокой удельной чувствительностью, увеличенным сроком службы. Настоящий состав для получения детекторов электронных потоков по свойствам и параметрам превосходит прототип и базовый объект.

Формула изобретения

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДЕТЕКТОР ЭЛЕКТРОННЫХ ПОТОКОВ на основе сульфидов кадмия и свинца, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы детектора и увеличения удельной чувствительности и стойкости к радиации, он дополнительно содержит селенид кадмия и сульфат никеля при следующем соотношении компонентов, мас. CdS 15 25
PbS 2 40
CdSe 72 40
NiSO₄ 1 15

РИСУНКИ

Рисунок 1