Полупроводниковый сцинтилляционный детектор ионизирующих излучений

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 43483-". (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено05,09.72 (21) 1827352/26 — 25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.01.77.Бюллетень № (45) Дата опубликования описания 27.04-,77 (51) М. Кл, („01 Т 3/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам иэооретений и открытий (53) УДК539.1.0 .8 (088. 8) В, М. Андреев, В, Н. Блинов, В. А. Носенко и О, Г. Резванов (?2) Авторы изобретения (?1) Заявитель (54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ С11ИНТИЛЛЯЦИОННЫ Й ДЕТЕКТОР

ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Изобретение относится к области регистрации ионизирующих излучений.

Известный полупроводниковый сцинтилляционный детектор ионизирующих излучений представляет собой монокристалл арсенида галлия G otAS одна область которого используется как сцинтиллятор для преобразования ионизирующего излучения в фотоны, а другая область, снабженная внутренним р-w-переходом, работает как фотодетектор для фотонов, генерируемых в сцинтилляционной области.

При этом сцинтилляционная область представляет собой Gal AS тт -типа с концентрацией легирующей примеси (теллур, селен) 8 Ъ порядка 3 ° 10 см а внутренний р-тт 15 переход образован диффузией кадмия или цинка, концентрация которых превышает т9 "3

10 см

Однако в таких детекторах генерируемые излучением фотоны поглощаются в силь- 20 ной степени непосредственно в сцинтилляционной области (коэффициент погло4 щения С = 10 см, что ухудшает эффективность регистрации и энергетическое разрешение детектора кроме того, в 25 нем относительно высокий уровень шуr»а, обусловпенный недостаточно большой шириной запрещенной зоны G Î AS (EP = l, =. на детектор необходимо подавать оорат:«ое смещение.

Е1елью изобретения является повыше..иc энергетического разрешения, уменьшение уровня шума и обеспечение работы без обратного смешения на детекторе.

11ель достигается применением в пред-лагаемом детекторе в качестве сцинтилляционной области твердых растворов A(x G, a р-типа с переменной шириной запрещецно . зоны (эти твердые растворы эпитаксиал =но выращиваются на подложке Ga As»-типа), а в качестве фотодетекторной области — резкого анизотропного гетероиерехода p- AL< Ca„„AS-и- C,a AS, На фиг. 1 схематически изображен «с,— лагаемый детектор на фиг. 2 — структур, детектора.

Детектор состоит из сцинтилляционпо : области 1, которая эпитаксиально выращена на подложке 2, образуя с ней рез434830

Фиг.1

Фиг.2

Подписное

Тираж 717

ЫНИИПИ Заказ 897/79

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 кий анизотропный гетеропереход 3. Сигнал снимается с контактов 4.

Ионизирующее излучение, попадая в сцинтилляционную область 1 детектора, создает электронно-дырочные пары, при рекомбинации которых возникают фотоны, поглощаемые гетеропереходом. 3, с образованием импупьса фототока.

Твердые растворы переменного состава

А „ 4A„ х А5 обладают переменной шириной запрещенной зоны (фиг. 2), которая не0 прерывно увеличивается от значения Е

i,4 9В для чистого арсенида галлия (х=0) до величины, определяемой предельной растворимостью М в 6ц М !5 (приХ 05 E: Язв )

Это способствеет снижению уровня шумов и значительно уменьшает поглощение генерируемых излучением фотонов в сцинтилляционной области (коэффициент поглощения

-2

10 См ) так как ширина запрещенной зоны увеличивается с увеличением концентрации в глубь с финтилляционной области при приближении.к р- г) -гетеропереходу . у

Кроме того, твердые растворы переменного состава Р-А C,a„„AS образуют с GRAS резкий анизотропный гетеропереход без поверхностных состояний на границе раздела.

Это увеличивает эффективность фотопоглощения гетеропереходом фотонов, генерируемых излучением в сцинтилляционной области детектора и позволяет использовать детектор без подачи на него обратного смещения (в фотовольтаическом режиме.) Формула изобретения

Проупроводниковый сцинтилляционный детектор ионизирующих излучений, состоящий из сцинтиппяционной и фотодетекторной областей, составляющих единое целое, о тл и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения энергетического разрешения, уменьшения уровня шумов, а также возможности работы без обратного смещения, в качестве сцинтилляционной области использован твердый раствор Af„4a „As р- гипа с переменной шириной запрещенной зоны, а в качестве фотодетекторной области — Резкого анизотропного гетероперехода

Р- Alx 6 „„As- - ca м,