22020

22020

بررسي اثر تابش گاما بر آشكارساز نوري بر پايه نيمهرسانا نيتريد گاليوم

كارشناسي ارشد

فوتونيك

1396

1398/12/20

دكتر بيژن غفاري - دكتر شهاب نوروزيان علم

دكتر سيدحسن صديقي

فيزيك

فضاي بالاي جو ﺑـﻪ دﻟﯿـﻞ وﺟـﻮد انواع ﭘﺮﺗﻮﻫـﺎي يون¬ساز، ﺑـﺮاي ﻣﺎﻫﻮارهﻫﺎ و تجهيزات الكتروني آن¬ها ﯾﮏ ﻣﺤﯿﻂ ﺗﺸﻌﺸﻌﯽ ﻣﺤﺴﻮب ﻣﯽﺷﻮد. با قرارگرفتن تجهيزات در اين محيط، در قطعات نيمه¬رسانا و عايق¬ها منجر به يونيزش ماده، ايجاد نقص در ساختار كريستالي يا منجر به تشكيل باندهاي اضافي رسانشي در آن¬ها مي¬شود. جابه¬جايي ولتاژ آستانه، افزايش جريان نشتي و نيز خاموش نشدن قطعه (در زماني كه به آن ولتاژ اعمال نمي-شود) از جمله آسيب¬هاي تشعشعي محسوب مي¬گردد. بنابراين بررسي اثر تشعشعات بر مجموعه تجهيزاتي كه در محيط¬هاي تشعشعي قرار مي¬گيرند، بسيار مهم است. از جمله تجهيزاتي كه امروزه در در برخي ماموريت¬هاي فضايي مورد استفاده قرار مي¬گيرند، آشكارسازهاي نوري مي¬باشند. محيط¬هاي تشعشعي با تاثير و تغيير در مشخصات مواد و قطعات تشكيل دهنده آشكارسازهاي نوري به¬تدريج عملكرد آن¬ها را با افت كيفيت مواجه كرده و باعث عملكرد نامناسب و محدوديت¬هايي در استفاده از آشكارسازها مي¬شود. در اين پژوهش تاثير تابش يونيزان گاما بر رفتار و ساختار آشكارساز فرابنفش برپايه نيمه¬رساناي GaN بررسي شده¬است. آشكارساز MSM برپايه لايه¬ي هم¬بافته 3O2n-GaN/Al به روش MOCVD ساخته شده است. اثر تابش يونيزان گاما Co) 60-γ) در دو نرخ دز: بسيار كم ( rad/s0001/0) و زياد ( rad/s137) بر ساختار لايه و جريان تاريك آشكارساز مورد بررسي قرارگرفته است. برخلاف مشاهدات معمول، در دزهاي بسيار پايين، افزايش جريان و سپس كاهش آن به¬وضوح مشاهده شد. براي توضيح چرايي اين رفتار جريان الكتريكي، از مدل سازوكار انتقال حامل¬ها در حالت¬هاي جايگزيده استفاده شد. در اينجا حالت¬هاي جايگزيده در GaN سبب جايگزيده شدن حامل¬هاي باري كه در اثر تابش¬دهي گاما به¬وجودآمده¬اند، مي¬شود. سپس اين حامل¬ها در افزايش و كاهش جريان الكتريكي نقش خواهند داشت. تابش گاما در دز زياد باعث تخريب لايه GaN و در نتيجه سوختن آشكارساز شد. علاوه¬بر تغيير رفتار جريان الكتريكي، تحليل گراف¬هاي XRD در قبل و پس از تابش¬دهي نشان مي¬دهد كه تابش گاما سبب ايجاد كرنش در ساختار كريستالي GaN شده است.

1399/03/13

Effect of γ-irradiation on GaN Based Photodetectors

3/10/2020 12:00:00 AM

Upper of atmosphere to be counted radiation environments for satellites and their electron equipments because of various ionization beams. Ionization of located equipments in this environment leads to defect in crystalline structure and formation of extra conductive bands in semiconductors and dielectrics. Radiation damages include some items such as shift of threshold voltage, incrrasing leackage current and not shut down of component (when voltage isn't applied). Therefore, it is important to examine the effects of radiation on the set of equipment that is exposed. Nowadays, photodetectors are one of the equipments that use in some space missons. Radiation environments will gradually deteriorate their performance by impacting and changing the material and component properties of photodetectors, resulting in poor performance and limitations in the use of detectors. In this study, we will investigate the impact of gamma ionization radiation on the behavior and structure of n-GaN based MSM ultraviolet photodetector. The detector was fabricated based on the n-GaN/Al2O3 epilayer by MOCVD technique. The effect of gamma irradiation (γ-60Co) on two dose rates: very low (0.0001 rad / s) and high (137 rad/s) on the structure of the layer and the dark current of the detector was studied. In contrast to common observations, at very low doses, by increasing of dark current follwowd by the gradual decreasing has been observed. To explain the I-V charecteristic behavior, the model of the carriers transfer mechanism in localized states was invastigated. The localized states in GaN epylayercollected the photocarriers. In addition to changing the electrical current behavior, analysis of XRD graphs before and after irradiation showed that gamma irradiation caused strain in the GaN crystal structure.