Введение к работе
Актуальность работы. Перспективность использования в электронной технике широкозонных материалов, и, в особенности, алмаза, обсуждалась неоднократно. На протяжении последних десяти лет были изучены процессы генерации и переноса носителей заряда, характеристики оптических и электрических свойств собственных и точечных дефектов, связанных с примесными азотом, бором и другими елементами. В результате были определены численные значения ряда фундаментальных констант алмаза, основные электрические параметры и характеристики, необходимые для использования алмаза в полупроводниковой электронике.
Наибольший прогресс достигнут в области разработки и использования в различных областях техники влмазных детекторов ионизирующего излучения. Уникальное сочетание в алмазе отдельных фізических свойств, радиационная и химическая стойкость, высокая теплопроводность, электрическая прочность и тканеэквивалентность делают природный алмаз перспективным материалом для детекторов ионизирующего излучения. В настоящее время достаточно полно изучены электрические, спектрометрические, счетные, временные, дозиметрические характеристики алмазных детекторов, изготовленных из природного сырья.
Отдельной нерешенной научно-технической проблемой является регист-рация мощных (До 10 Р/с), коротких с т s 5-Ю 'с импульсов ионизирующего ^-излучения с высоким пространственным разрешением. Высокое. пространственное разрешение требуется при определении неравноморі.оти и нестабильности поля излучений на установках мощного тормозного излучения. Решение этой задачи следует рассматривать в едином комплексе возможностей природных и синтетических алмазов. Использование природных алмазов сдерживается высокой стоимостью сырья из-за незначительного количества кристаллов, обладающих счетными свойствами, и затрат на их поиск и отбор, а также тем обстоятельством, что высокая чувствительность образцов требует использования специальных дополнительных технологических операций для снижения чувствительности.
Таким образом, является актуальным решение принципиальной возможности использования синтетических алмазов в качестве чувствительных элементов таких детекторов, в такке разработка научно-обоснованных, критериев качества монокристаллов, пригодных для изготовления детекторов импульсного ионизирующего у-излучения. Получение таких хэряктерис-тик необходимо для разработки технологий синтеза кристаллов требуем.-го качества.
Цель работы. В настояці-й работе поставлины следутие задачи:
-исследование реальной структуры, електронних и оптических свойств монокристаллов синтетического алмаза, для определения возможности создания на их основе чувствительных елементов детекторов мощных импульсных ї-излучений;
- разработка миниатюрных детекторов ядерных излучения и критериев качества кристаллов синтетического алмаза, пригодных для изготовления чувствительных элементов таких детекторов.
Научная новизна.
Впервые при исследовании синтетического алмаза использован метод трековой авторадаографии, который позволил установить, что примеоь бора присутствует в кристаллах в значительном количестве даже в тех случаях, когда не производилось преднамеренное легирование Оором. Бор имеет зонально- еекториальное распределение по обіему и участвует в образовании центров иалучатедьной рекомбинации.
Изучены спектральный состав и кинетика катодолхминесцентного излучения синтетического алмаза. Показано, что спектр катодолюшшесценщш в видимой области не является елементарний полосой а состоит из нескольких индивидуальных составляодих полос, обусловленных разными центрами рекомбинации.
Определены параметры центров захвата и их влияние на перенос но-.сителей варяда в алмазе. Показано, что квазинепрерывное распределение локализованных состояний по анергии с Е=О.Э-1.2 вВ приводит к температурной зависимости энергии активации проводимости в интервале 300-500 К в имитирует прыжковый механизм электропроводности. Глубокие ловушки с наиболее вероятной энергией активации Е=3,3-3.6 вВ и сечением захвата
—В —10 —2 -
Б=10 -10 "см являются центрами медленной рекомбинации. Увеличение концентрации втих центров повывает фоточувствительность образцов синтетического алмаза.
Установлено, что аномальная температурная зависимость электропроводности а также возникновение состояния остаточной проводимости в синтетическом алмазе, обусловлено величием потенциальных рекомбинационных барьеров, возникающих в образцах синтетического алмаза вследствии неоднородного распределения примесей и структурных дефектов в объеме. Практическая ценность работы;
-
Научно-обоснованы критерии качества и способы отбора кристаллов синтетического алмаза, пригодных для изготовления детекторов регистрирующих ионизирующее излучение большой мощности дозы 1011- 1012 Р/с.
-
Разработана конструкция и испытаны образцы миниатюрных токовых детекторов для регистрации импульсного у-излучения со следующими техни-
лемы применения алмаза в электронике", (Москва, 1992 г.), на семинаре »Алмаз:Физика и электроника",(Москва, 1992 г.), на Третьей Международной конференции по исследованию алмазов и технологий Гейдельберг, Германия, 1992г.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 9 печатных работ.
Объем работы, диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и содержит 143 с. текста, 50 с. рисунков, 17 таблиц, библиографию из 210 наименований, всего 207 с.
