|
|
Noise, Transport and Structural Properties of High Energy Radiation Detectors Based on CdTe
Šik, Ondřej ; Lazar, Josef (oponent) ; Navrátil, Vladislav (oponent) ; Grmela, Lubomír (vedoucí práce)
Because of demands from space research, healthcare and nuclear safety industry, gamma and X-ray imaging and detection is rapidly growing topic of research. CdTe and its alloy CdZnTe are materials that are suitable to detect high energy photons in range from 10 keV to 500 keV. Their 1.46 -1.6 eV band gap gives the possibility of high resistivity (10^10-10^11 cm) crystals production that is high enough for room temperature X-ray detection and imaging. CdTe/CdZnTe detectors under various states of their defectiveness. Investigation of detector grade crystals, crystals with lower resistivity and enhanced polarization, detectors with asymmetry of electrical characteristics and thermally degenerated crystals were subject of my work in terms of analysis of their current stability, additional noise, electric field distribution and structural properties. The results of the noise analysis showed that enhanced concentration of defects resulted into change from monotonous spectrum of 1/f noise to spectrum that showed significant effects of generation-recombination mechanisms. Next important feature of deteriorated quality of investigated samples was higher increase of the noise power spectral density than 2 with increasing applied voltage. Structural and chemical analyses showed diffusion of metal material and trace elements deeper to the crystal bulk. Part of this work is also focused on surface modification by argon ion beam and its effect on chemical and morphological properties of the surface.
|
|
|
Studium vlastností CdTe senzorů
Vašíček, Martin ; Holcman, Vladimír (oponent) ; Grmela, Lubomír (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá studiem vlastností CdTe detektorů. Popisuje analýzu transportních a šumových charakteristik vzorků CdTe při různých teplotách. Vyhodnocení získaných výsledků dokazuje, že se rozhraní CdTe chová jako dvojice antisériově zapojených diod. Průběhy VA charakteristik se vyznačují lineárním nebo lehce exponenciálním růstem. Při vzrůstající teplotě roste i vodivost vzorků. Měření prokázala rozdíl vodivosti testovaných vzorků při stejné teplotě. Dále je zřejmé, že v rozsahu velmi nízkých kmitočtů dominuje složka šumu 1/f. Od kmitočtu 10 Hz převažuje zastoupení šumu tepelného.
|
|
| |
|
|
Šumová spektroskopie detektorů záření na bázi CdTe
Zajaček, Jiří ; Štourač, Ladislav (oponent) ; Hájek, Karel (oponent) ; Grmela, Lubomír (vedoucí práce)
Předmětem této práce je šumová spektroskopie detektorů (-záření a paprsků X) vyrobených na bázi CdTe. Vychází se ze sledování hladiny nízkofrekvenčního nadbytečného šumu při transportu náboje jak v časové tak ve frekvenční oblasti prostřednictvím spektrální hustoty výkonu (PSD) s logaritmickým rozlišením frekvenční osy. V práci je nově popsaný návrh měřící metody PSD, který je odvozený od diskrétní vlnkové transformace a dává srovnatelné výsledky s dříve užívanou analogovou technikou. Na námi vytvořený model monokrystalu CdTe je možno pohlížet jako na antiseriové spojení dvou Shottkyho diod s rezistorem mezi nimi. Ten pak představuje odpor v objemu vzorku polovodiče, který se mění v důsledku změny koncentrace nosičů při konstantních podmínkách jako je teplota nebo přiložené napětí či osvětlení. Při změně teploty se vzorek CdTe zpočátku chová jako kov. V důsledku změny pohyblivosti nosičů (děr nebo elektronů) pak začnou převládat vlastnosti polovodiče díky jejich tepelné generaci. Spektrální hustota výkonu nízkofrekvenčního šumu závisí na počtu volných nosičů ve vzorku. U všech zkoumaných vzorků byla hladina šumu 1/f mnohonásobně vyšší než se dá určit pomocí Hoogeho teorie. To je způsobeno nízkou koncentrací nosičů ve vyprázdněné vrstvě záporně polarizovaného kontaktu.
|
|
|
Structural defects in II-VI semiconductors
Šedivý, Lukáš ; Belas, Eduard (vedoucí práce)
Název práce: Strukturní defekty v II-VI polovodičích Autor: Lukáš Šedivý Department: Fyzikální ústav Univerzity Karlovy Školitel: Doc. Ing. Eduard Belas, CSc., Fyzikální ústav Univerzity Karlovy, Matematicko- fyzikální fakulta, Univerzita Karlova Abstrakt : Chlórem dopovaný mono-krystal Teluridu kademnatého CdTe je perspektivní materiál pro výrobu nechlazených detektorů vysokoenergetického záření především pro jeho vysoký absorpční koeficient, vysoký odpor za pokojové teploty, dobrou elektron/děrovou pohyblivost a příznivý µτ produkt. Cílem této práce je zmapovat vliv systematického žíhání v parách Cd a Te na výslednou defektní strukturu krystalu. Přičemž první experi- mentální kapitola je věnována metodice odstranění inkluzí běžně přítomných v CdTe : Cl, které významně limitují detekční schopnosti materiálu. Následující experimentální kapitoly jsou zasvěceny výzkumu bodových defektu v CdTe : Cl. V práci je představena metoda půlení intervalu, která umožňuje nastolit/znovunastolit vysokoodporový stav krystalu. Vliv bodových defektu v termodynamické rovnováze na galvanomagnetické charakteristiky krystalu je studován pomocí in-situ měření Hallova jevu za vysokých teplot. Změřená ex- perimentální data...
|
|
|
Photo-Hall effect spectroscopy and laser-induced transient currents in CdTe-based semiconductor radiation detectors
Musiienko, Artem ; Grill, Roman (vedoucí práce) ; Dubecký, František (oponent) ; Oswald, Jiří (oponent)
Název: Foto-Hallovská spektroskopie a laserem indukované tranzientní proudy v polovodičových detektorech na bázi CdTe Autor: Artem Musiienko Pracoviště: Fyzikální Ústav, MFF UK Vedoucí disertační práce: Prof. RNDr. Roman Grill, CSc, Fyzikální Ústav, MFF UK Abstrakt: Tellurid kademnatý, tellurid zinečnato-kademnatý a tellurid manganato-kademnatý jsou důležité polovodiče používané v detektorech záření, solárních článcích a elektrooptických modulátorech. Jejich elektrické a optické vlastnosti jsou podstatně ovlivňovány poruchami, které se projevují jako energetické hladiny uvnitř pásu zakázaných energií. Tyto poruchy tvoří rekombinační a pasťová centra, která zachytávají světlem generované nosiče a zhoršují detekční vlastnosti detektorů. Současně změna obsazení hladin vede k nabíjení objemu detektoru, což vede ke stínění přiloženého elektrického pole a ke ztrátě citlivosti detektoru. Podrobná znalost struktury defektů v krystalu je proto nezbytná pro stanovení kvality detektoru a také pro možnost snížení koncentrace defektů. Tato dizertace se zabývá výzkumem hlubokých energetických hladin v detektorových materiálech na bázi CdTe s vysokým měrným elektrickým odporem pomocí foto-Hallovy spektroskopie. Klasický přístup je také rozšířen o paralelní excitaci světlem o dvou vlnových délkách a monochromatickou...
|
|
|
Elektromigrace defektů v polovodičích (CdZn)Te.
Pekárek, Jakub ; Belas, Eduard (vedoucí práce) ; Grill, Roman (oponent)
V předložené práci je studován efekt elektromigrace defektů v materiálu (CdZn)Te ve vnějším elektrickém poli, při několika různých teplotách a proudech. Cílem práce bylo ověřit tento efekt pomocí několika elektrických kontaktů rozmístěných lineárně na vzorku. Tyto kontakty, zastávající funkci potenciálových sond, zaznamenávaly drift lokální modulace odporu. Snažili jsme se určit, za jakých podmínek a proč k němu dochází, a následně rozhodnout, jak je možné tohoto účinku využít k čištění polovodičových vzorků a pro přípravu vysoko odporového materiálu.
|
|
|
Fotoluminiscence krystalů CdTe
Procházka, Jan ; Hlídek, Pavel (vedoucí práce) ; Toušek, Jiří (oponent) ; Oswald, Jiří (oponent)
Název práce: Fotoluminiscence krystalů CdTe Autor: Jan Procházka Katedra / Ústav: Fyzikální ústav Univerzity Karlovy v Praze Vedoucí disertační práce: Doc. RNDr. Pavel Hlídek, CSc. Abstrakt: S použitím nízkoteplotní luminiscence byly studovány energetické hladiny spojené s defekty v krystalech CdTe nominálně nedopovaných, dopovaných indiem a dopovaných chlorem. Krystaly jsou určeny pro detektory rentgenového a gama záření pracující při pokojové teplotě. Byl sledován vliv žíhání v parách kadmia nebo teluru na spektra luminiscence. Některé změny spekter lze interpretovat zaplňováním vakancí nejen atomy z plynné fáze, ale i příměsemi uvolňovanými při žíhání z intersticiálních poloh a z defektů typu precipitáty, inkluze, hranice zrn apod. Byly studovány pásy luminiscence připisované defektům významným pro kompenzační mechanismy, jako jsou A-centra (komplexy vakance v kadmiové mříži + příměsový mělký donor) nebo komplexy s dvěma donory navázanými na vakanci. Ukázalo se, že teplotní závislosti pásů luminiscence jsou výsledkem složitějších procesů než prosté tepelné uvolnění vázaného excitonu nebo tepelná excitace elektronů (resp. děr) z defektů do pásů. Na částečně kompenzovaných vzorcích CdTe:In jsme pozorovali velmi výrazné pásy výběrové fotoluminiscence párů (donor In) - (A-centrum) při excitaci v oboru 1,575...
|
|
|
Centra rekombinace v semiizolačním CdTe
Zázvorka, Jakub ; Franc, Jan (vedoucí práce) ; Fiederle, Michael (oponent)
Název práce: Centra rekombinace v semiizolačním CdTe Autor: Jakub Zázvorka Katedra / Ústav: Fyzikální ústav Univerzity Karlovy Vedoucí diplomové práce: prof. Ing. Jan Franc, DrSc., Fyzikální ústav Univerzity Karlovy Abstrakt: Vlastnosti CdTe pro použití jako detektor záření jsou ovlivněny výskytem hlubokých hladin v zakazaném pásu. Tyto hladiny komplikují sběr náboje a účinnost detektoru. Bezkontaktní měření odporu (COREMA) představuje dobrou možnost charakterizace materiálu bez nutnosti nanášet kovové kontakty. Tato metoda časově závislého měření náboje byla prozkoumána na upravené aparatuře ve FMF Freiburg. Spočítáním teoretických modelů byl stanoven pravděpodobný model založený na zahýbání energetických pásů na povrchu vzorku a neexponenciální závislost transportu náboje v bezkontaktním měření. Jejich pomocí byly vysvětleny tendence výsledků měření a jejich možná spojitost s hlubokou pastí nebo rekombinačním centrem. Byla nalezena korelace mezi odporem, fotovodivostí a fotoluminiscencí pozorované hladiny v blízkosti středu zakázaného pásu. Profily parametrů byly vysvětleny teorií posuvu Fermiho meze relativně k hladině blízko středu zakázaného pásu. Na vzorcích vypěstovaných na MFF UK byly pozorovány tři hluboké hladiny, jejichž fotoluminiscence podporuje prezentovanou teorii a koreluje s profily odporu...
|
|
|
Structural defects in II-VI semiconductors
Šedivý, Lukáš ; Belas, Eduard (vedoucí práce) ; Hulicius, Eduard (oponent) ; Schneeweiss, Oldřich (oponent)
Název práce: Strukturní defekty v II-VI polovodičích Autor: Lukáš Šedivý Department: Fyzikální ústav Univerzity Karlovy Školitel: Doc. Ing. Eduard Belas, CSc., Fyzikální ústav Univerzity Karlovy, Matematicko- fyzikální fakulta, Univerzita Karlova Abstrakt : Chlórem dopovaný mono-krystal Teluridu kademnatého CdTe je perspektivní materiál pro výrobu nechlazených detektorů vysokoenergetického záření především pro jeho vysoký absorpční koeficient, vysoký odpor za pokojové teploty, dobrou elektron/děrovou pohyblivost a příznivý µτ produkt. Cílem této práce je zmapovat vliv systematického žíhání v parách Cd a Te na výslednou defektní strukturu krystalu. Přičemž první experi- mentální kapitola je věnována metodice odstranění inkluzí běžně přítomných v CdTe : Cl, které významně limitují detekční schopnosti materiálu. Následující experimentální kapitoly jsou zasvěceny výzkumu bodových defektu v CdTe : Cl. V práci je představena metoda půlení intervalu, která umožňuje nastolit/znovunastolit vysokoodporový stav krystalu. Vliv bodových defektu v termodynamické rovnováze na galvanomagnetické charakteristiky krystalu je studován pomocí in-situ měření Hallova jevu za vysokých teplot. Změřená ex- perimentální data...
|
host ::
RSS.