Detectori cu strat bariera la suprafata

Detectori cu strat bariera la suprafata

Acesti detectori sunt de constructie mai simpla, putand fi confectionati in orice laborator. Din acest motiv ei au capatat cea mai larga raspandire. Se obtin din probe de monocristal de siliciu tip n avand suprafata prelucrata mecanic foarte fin si decapata chimic care este apoi oxidata fie prin tratare cu substante bogate in oxigen (H₂O₂, ozon, oxigen umed etc.), fie prin pastrare in conditiile ambiante ale camerei 2-3 zile. In urma oxigenarii se formeaza un strat de inversiune de tip p. Pe acest strat se depune o pelicula subtire (10-100mμ) de aur (Au) prin evaporare in vid, aceasta constituind atat fereastra de intrare a particulelor cat si unul dintre contactele electrice (Fig. 2.37).

Fig. 2.38 Detector cu strat bariera la suprafata

Contactul ohmic de pe fata opusa se face pe o arie cat mai mica pentru ca injectia de purtatori minoritari sa fie minima. Rezultate bune in obtinerea jonctiunii a dat si acoperirea cu Sn sau Ni, dar nu si cu Al, Be, Mg, ceea ce dovedeste ca metalul joaca un rol mai important decat simplul rol de 'contact' la stratul de inversie realizat prin oxigenarea chimica.

Suprafetele strat bariera cu aur sunt foarte sensibile, fiind necesare cateva precautii: nu se atinge suprafata de aur, vaporii pot difuza prin suprafata de aur, in timpul functionarii detectorul trebuie tinut la intuneric deoarece este sensibil la fotonii de lumina, trebuie luate de asemenea precautii speciale impotriva socurilor mecanice si electrice.

Firma ORTEC a produs in ultimii ani detectori cu strat bariera mai robusti, prin aplicarea unui strat de aluminiu pe un semiconductor de tip p. La un astfel de contact se produce jonctiunea dorita. Fereastra de aluminiu poate fi atinsa, curatata sau decontaminata.

Detectorii cu strat bariera pe baza de Si lucreaza bine la temperatura camerei. Similar pot fi produsi detectori cu strat bariera din Ge, dar ei pot fi utilizati numai la temperatura azotului lichid, 77K, din cauza rezistivitatii mici la temperatura camerei.

S-au obtinut detectori cu bariera la suprafata de 500-1000μ adancime a stratului sensibil. Pentru fixarea tensiunii inverse ce trebuie aplicata la crearea stratului sensibil se utilizeaza in mod curent nomograme speciale care leaga rezistivitatea, tensiunea inversa, grosimea zonei sensibile (libera de purtatori), capacitatea etc.

Detectorii cu strat bariera au eficacitate de detectie de 100% pentru particulele grele incarcate, fiind astfel utilizati cu mare succes in detectia: p, α, d, fragmentelor de fisiune.

In ambele tipuri de detectoare analizate pana in prezent-cu jonctiune difuzata sau cu strat bariera la suprafata-curentii de scurgere la suprafata detectorului limiteaza rezolutia energetica. Din acest motiv, problemelor de suprafata si de interfata le-au fost consacrate numeroase studii. S-au stabilit astfel anumite corelatii intre valoarea curentilor de scurgere la suprafata, tensiunea de strapungere a jonctiunii si tratamentul chimic al suprafetei, in special tratamentul chimic al marginii unde jonctiunea atinge suprafata cristalului semiconductor. S-a constatat ca marginile jonctiunii trebuiesc protejate de modificarile pe care le-ar putea produce vaporii de apa, de ulei, mercur etc. existenti in mediul de lucru al detectorului. In acest scop se protejeaza extremitatile jonctiunii de conditiile exterioare, acoperindu-le cu diverse lacuri sau rasini cu siliconi.