Studium elektrického pole v detektorech záření pomocí Pockelsova jevu

• Thesis title in Czech: Studium elektrického pole v detektorech záření pomocí Pockelsova jevu
• Thesis title in English: Study of electric field in radiation detectors by Pockels effect
• Key words: CdTe detektor, Pockelsův elektro-optický jev, elektrické pole, hluboké hladiny, Schottkyho kontakt
• English key words: CdTe radiation detector, Pockels electro-optic effect, electric field, deep level, Schottky contact
• Academic year of topic announcement: 2012/2013
• Thesis type: diploma thesis
• Thesis language: angličtina
• Department: Institute of Physics of Charles University (32-FUUK)
• Supervisor: prof. Ing. Jan Franc, DrSc.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 07.11.2012
• Date of assignment: 08.11.2012
• Confirmed by Study dept. on: 17.01.2013
• Date and time of defence: 27.05.2014 00:00
• Date of electronic submission: 11.04.2014
• Date of submission of printed version: 11.04.2014
• Date of proceeded defence: 27.05.2014
• Opponents: doc. RNDr. Ing. Ivan Richter, Dr.
• Advisors: doc. RNDr. Pavel Hlídek, CSc.

Guidelines

1. Prostudovat literaturu o použití elektroptických jevů se zaměřením na
stanovení profilu elektrického pole
2.Proměřit profil elektrického pole v detektorech vysokoenergetického záření
(CdTe, CdZnTe, CdMnTe) v závislosti na přiloženém napětí, teplotě a
osvětlení
3. Stanovit vliv elektrického pole na účinnost sběru náboje a fotoproud
4. Vypracovat model popisující získaná experimentální data

References

(1) A.Cola, I.Farella, Appl.Phys.Lett. 94 102113 (2009)
(2) H.Toyama, 2006 Nuclear Science Symposium Conference Record, p. 3694
(3) D.Bale, C.Szeles, Phys.Rev.B 77, 035205 (2008)
(4) J.Franc, R.Grill, R.James, J.Kubat, E.Belas, P.Hoschl, P.Moravec, P.Praus
Proc.SPIE, 7449 (2009), 74490A-1

Preliminary scope of work

V poslední době lze pozorovat zvýšený zájem o detektory vysokoenergetického záření pracující za vysokých fotonových toků pro selektivní nebo hyperspektrální rentgenovské zobrazování. Energetické rozlišení dosažitelné v detektorech na bázi CdTe a CdZnTe otevírá řadu nových potenciálních aplikací této detektorové technologie v lékařském zobrazování, průmyslové analýze defektů a v neposlední řadě v bezpečnostních aplikacích. Prakticky všechny zobrazovací aplikace vyžadují vysoké fotonové toky, které vyvolávají v detektorovém materiálu takové koncentrace elektron-děrových párů, že dochází k výrazné změně kvazi-Fermiho úrovní hlubokých hladin a s tím spojenou akumulací prostorového náboje mající za následek stínění přiloženého elektrického pole (polarizaci) a pokles účinnosti sběru náboje. Omezení akumulace prostorového náboje představuje v současné době jednu z největších výzev, které komunita zabývající vývojem polovodičových detektorů rentgenova a gama záření čelí.
Tato diplomová práce bude zaměřena na studium polarizace v polovodičových detektorech Rentgenova a gama záření za vysokých fotonových toků a na navržení metodiky její minimalizace. Polarizace v důsledku vysokých fotonových toků je v součané době limitujícím faktorem při vývoji detekčních sytémů pro lékařské zobrazování. V případě vysokých fotonových toků se prostorový náboj přítomný v polovodiči v důsledku zahnutí pásů na kontaktech sčítá s prostorovým nábojem v důsledku záchytu fotogenerovaných nosičů na pastech. Numerické simulace fotoelektrického transportu ukázaly, že při malém zahnutí pásů na rozhraní kov/polovodič mají oba typy prostorového náboje řádově stejnou velikost. Tento fakt otevírá možnost optimalizace průběhu interního elektrického pole a snížení polarizace za vysokých toků změnou rozdílu výstupních prací mezi kovem a polovodičem, snížení koncentrace hlubokých pasťových hladin včetně polohy Fermiho meze.V rámci projektu bude proveden výzkum vlivu rozhraní kov-polovodič (Au, Pt, In) na průběh elektrického pole a efektivitu sběru náboje v závislosti na intenzitě fotonového toku. Ke studiu defektů a transportu bude použita řada optických a elektrických metod (fotovodivost, TEES, Pockelsův jev). Výsledky měření fotolektrického transportu budou modelovány pomocí řešení drift-difúzní a Poissonovy rovnice