Study of radiation damage in silicon detectors for high ... - F9

9. Povzetek doktorskega dela 115Skica preproste diode, kakrsne smo uporabljali v predstavljenem delu, je prikazana nasliki 9.1.K izmerjenemu signalu prispevajo le pari, zbrani v osiromasenem podrocju diode.Za cim vecje razmerje med signalom in sumom je torej potrebno osiromasiti celotno prostorninodetektorja. Da bi to dosegli s cim nizjimi napetostmi, se na eni strani spojap-n (obicajno n) uporablja sibko dopiran polprevodnik. V tem primeru velja za globinoosiromasenega podrocja w(V )w(V ) =s2 Si 0e 0 N effV : (9.1)kjer je N eff efektivna koncentracija primesi 46 , e 0 osnovni naboj, Si 0 dielekrticnost silicijain V napetost v zaporni smeri. Napetost polnega osiromasenja V FD je tako dolocena zenacboV FD = e 0N eff W 22 Si 0 (9.2)kjer je W debelina diode oz. detektorja. Tipicna debelina pozicijsko obcutljivih silicijevihdetektorjev je 300 m, napetosti polnega osiromasenja pa se gibljejo med 10 in 100 V.Napetost polnega osiromasenja merjenega vzorca lahko dolocimo z merjenjem C=Vkarakteristike (kapaciteta v odvisnosti od napetosti). Ce je N eff konstantna po globinivzorca, je odvisnost kapacitete od zaporne napetosti podana zC(V )= Si 0 Sw= rSi 0 e 0 N eff2VS (9.3)kjer je S povrsina vzorca. Za izpeljavo smo uporabili C(V 0 ) = ( dQ ) dV V =V 0, enacbo 9.1 inzvezo Q = e 0 N eff Sw. Iz enacbe 9.3 je razvidno, da dokler ne osiromasimo celotnegavzorca, kapaciteta upada z narascajoco napetostjo. Za napetosti, visje od napetosti polnegaosiromasenja, pa je kapaciteta od napetosti neodvisna. Tako lahko napetost polnegaosiromasenja dolocimo s polozajem preloma, N eff pa iz strmine grafa 1=C 2 proti Vd(1=C 2 (V ))dV=2e 0 Si 0 N eff S 2 : (9.4)9.1.2 Tvorba sevalnih poskodbEnergijske izgube ob prehodu delca skozi silicijev kristal lahko razdelimo na ionizirajoce inneionizirajoce. Zaradi hitre rekombinacije prostih nosilcev naboja ionizirajoce poskodbe46Efektivna koncentracija primesi je dolocena kot absolutna vrednost razlike med koncentracijo donorjev(N D )inakceptorjev (N A ) N eff = jN D ; N A j.