Вплив радіаційних дефектів на електрофізичні та детекторні властивості CdTe:Cl, опроміненого нейтронами
A promising material for semiconductor detectors of ionizing radiation is CdTe:Cl which allows obtaining detectors with high resistivity ρ and electron mobility μn. During operation, the detector materials may be exposed to neutron irradiation, which causes radiation defects to form in crystal latti...
Saved in:
| Date: | 2020 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers
2020
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2020.1-2.22 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Technology and design in electronic equipment |
Institution
Technology and design in electronic equipment| id |
oai:tkea.com.ua:article-110 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Technology and design in electronic equipment |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-08-02T16:36:11Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
CdTe:Cl детектори моделювання опромінення нейтронами дефекти глибокі рівні збір зарядів |
| spellingShingle |
CdTe:Cl детектори моделювання опромінення нейтронами дефекти глибокі рівні збір зарядів Kondrik, Alexandr Kovtun, Gennadiy Вплив радіаційних дефектів на електрофізичні та детекторні властивості CdTe:Cl, опроміненого нейтронами |
| topic_facet |
CdTe:Cl detectors modeling neutron irradiation defects deep levels charge collection CdTe:Cl детектори моделювання опромінення нейтронами дефекти глибокі рівні збір зарядів |
| format |
Article |
| author |
Kondrik, Alexandr Kovtun, Gennadiy |
| author_facet |
Kondrik, Alexandr Kovtun, Gennadiy |
| author_sort |
Kondrik, Alexandr |
| title |
Вплив радіаційних дефектів на електрофізичні та детекторні властивості CdTe:Cl, опроміненого нейтронами |
| title_short |
Вплив радіаційних дефектів на електрофізичні та детекторні властивості CdTe:Cl, опроміненого нейтронами |
| title_full |
Вплив радіаційних дефектів на електрофізичні та детекторні властивості CdTe:Cl, опроміненого нейтронами |
| title_fullStr |
Вплив радіаційних дефектів на електрофізичні та детекторні властивості CdTe:Cl, опроміненого нейтронами |
| title_full_unstemmed |
Вплив радіаційних дефектів на електрофізичні та детекторні властивості CdTe:Cl, опроміненого нейтронами |
| title_sort |
вплив радіаційних дефектів на електрофізичні та детекторні властивості cdte:cl, опроміненого нейтронами |
| title_alt |
Influence of radiation defects on the electrophysical and detector properties of CdTe:Cl irradiated by neutrons |
| description |
A promising material for semiconductor detectors of ionizing radiation is CdTe:Cl which allows obtaining detectors with high resistivity ρ and electron mobility μn. During operation, the detector materials may be exposed to neutron irradiation, which causes radiation defects to form in crystal lattice and deep levels to appear in the band gap, acting as centers of capture and recombination of nonequilibrium charge carriers, thus reducing the detection capability. The aim of this study was to use computer simulation to investigate the mechanisms of the influence of such radiation defects on the electrophysical properties (ρ, μn) of CdTe:Cl and the charge collection efficiency η of radiation detectors based on this material.The simulations were based on the models tested for reliability. It was found that the increase of the CdTe:Cl resistivity ρ during low-energy neutrons bombardment and at the initial stages of high-energy neutrons bombardment is caused by an increase in the concentration of radiation donor defect Z (with an energy level EC – 0.47 eV), presumably interstitial tellurium, which shifts the Fermi level into the middle of the band gap. The sharp rise of ρ observed at high-energy neutron bombardment is probably caused by the restructuring of the crystalline structure of the detector material with a change in the lattice constant and with an increase of the band gap, accompanied by a change in the conductivity properties. The degradation of the detector properties of CdTe:Cl during neutron irradiation is due to the capture and recombination of nonequilibrium electrons at radiation defects: Te interstitial, Te substitutional at the cadmium site, on tellurium vacancies and cadmium vacancies. The degradation of electron mobility μn can be caused by the scattering of electrons at microscopic areas of radiation defect clusters. The increase in concentration of the defects over the volume of the crystal at their uniform distribution of up to 1016 cm–3 does not significantly affect the electron mobility at room temperature. |
| publisher |
PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers |
| publishDate |
2020 |
| url |
https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2020.1-2.22 |
| work_keys_str_mv |
AT kondrikalexandr influenceofradiationdefectsontheelectrophysicalanddetectorpropertiesofcdteclirradiatedbyneutrons AT kovtungennadiy influenceofradiationdefectsontheelectrophysicalanddetectorpropertiesofcdteclirradiatedbyneutrons AT kondrikalexandr vplivradíacíjnihdefektívnaelektrofízičnítadetektornívlastivostícdteclopromínenogonejtronami AT kovtungennadiy vplivradíacíjnihdefektívnaelektrofízičnítadetektornívlastivostícdteclopromínenogonejtronami |
| first_indexed |
2025-09-24T17:30:14Z |
| last_indexed |
2025-09-24T17:30:14Z |
| _version_ |
1850410196339261440 |
| spelling |
oai:tkea.com.ua:article-1102025-08-02T16:36:11Z Influence of radiation defects on the electrophysical and detector properties of CdTe:Cl irradiated by neutrons Вплив радіаційних дефектів на електрофізичні та детекторні властивості CdTe:Cl, опроміненого нейтронами Kondrik, Alexandr Kovtun, Gennadiy CdTe:Cl detectors modeling neutron irradiation defects deep levels charge collection CdTe:Cl детектори моделювання опромінення нейтронами дефекти глибокі рівні збір зарядів A promising material for semiconductor detectors of ionizing radiation is CdTe:Cl which allows obtaining detectors with high resistivity ρ and electron mobility μn. During operation, the detector materials may be exposed to neutron irradiation, which causes radiation defects to form in crystal lattice and deep levels to appear in the band gap, acting as centers of capture and recombination of nonequilibrium charge carriers, thus reducing the detection capability. The aim of this study was to use computer simulation to investigate the mechanisms of the influence of such radiation defects on the electrophysical properties (ρ, μn) of CdTe:Cl and the charge collection efficiency η of radiation detectors based on this material.The simulations were based on the models tested for reliability. It was found that the increase of the CdTe:Cl resistivity ρ during low-energy neutrons bombardment and at the initial stages of high-energy neutrons bombardment is caused by an increase in the concentration of radiation donor defect Z (with an energy level EC – 0.47 eV), presumably interstitial tellurium, which shifts the Fermi level into the middle of the band gap. The sharp rise of ρ observed at high-energy neutron bombardment is probably caused by the restructuring of the crystalline structure of the detector material with a change in the lattice constant and with an increase of the band gap, accompanied by a change in the conductivity properties. The degradation of the detector properties of CdTe:Cl during neutron irradiation is due to the capture and recombination of nonequilibrium electrons at radiation defects: Te interstitial, Te substitutional at the cadmium site, on tellurium vacancies and cadmium vacancies. The degradation of electron mobility μn can be caused by the scattering of electrons at microscopic areas of radiation defect clusters. The increase in concentration of the defects over the volume of the crystal at their uniform distribution of up to 1016 cm–3 does not significantly affect the electron mobility at room temperature. Перспективним матеріалом для напівпровідникових детекторів іонізуючих випромінювань є CdTe:Cl, який дозволяє одержувати детектори з великими питомим опором ρ та електронною рухливістю μn. В процесі експлуатації детекторні матеріали можуть піддаватися впливу нейтронного опромінення, в результаті чого в кристалічній решітці виникають радіаційні дефекти, а в забороненій зоні з’являються глибокі рівні, які діють як центри захоплення та рекомбінації нерівноважних носіїв заряду, знижуючи реєстраційну здатність детектора.Метою даної роботи було дослідження методом комп’ютерного моделювання механізмів впливу радіаційних дефектів, що виникають під дією нейтронного опромінення, на електрофізичні властивості (ρ, μn) CdTe:Cl та ефективність збору зарядів η детекторів випромінювань на основі цього матеріалу.Моделювання проводилось на основі апробованих на достовірність моделей. Було встановлено, що підвищення питомого опору ρ CdTe:Cl при його бомбардуванні низькоенергетичними нейтронами і на початкових стадіях бомбардування високоенергетичними нейтронами викликано збільшенням концентрації радіаційних донорних дефектів Z (з рівнем енергії EС – 0.47 еВ), ймовірно міжвузельного телуру, який зміщує рівень Фермі в середину забороненої зони. Різкий стрибок ρ, який спостерігається при бомбардуванні високоенергетичними нейтронами, ймовірно викликаний перебудовою кристалічної структури детекторного матеріалу зі зміною постійної решітки та збільшенням ширини забороненої зони, що супроводжуються зміною властивостей провідності. Деградація детекторних властивостей CdTe:Cl при опроміненні нейтронами відбувається внаслідок захоплення і рекомбінації нерівноважних електронів на радіаційних дефектах: на міжвузельному Te, на телурі на місці кадмію, на вакансіях телуру та вакансіях кадмію. Деградація електронної рухливості може бути викликана розсіюванням електронів на мікроскопічних областях скупчень радіаційних дефектів. При рівномірному розподілі дефектів по об’єму кристала підвищення їхньої концентрації аж до 1016 см–3 істотно не впливає на електронну рухливість за кімнатної температури. PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers 2020-04-28 Article Article Peer-reviewed Article application/pdf https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2020.1-2.22 10.15222/TKEA2020.1-2.22 Technology and design in electronic equipment; No. 1–2 (2020): Tekhnologiya i konstruirovanie v elektronnoi apparature; 22-29 Технологія та конструювання в електронній апаратурі; № 1–2 (2020): Технология и конструирование в электронной аппаратуре; 22-29 3083-6549 3083-6530 10.15222/TKEA2020.1-2 uk https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2020.1-2.22/100 Copyright (c) 2020 Kondrik A. I., Kovtun G. P. http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ |