60Co γ射线辐照p型硅中的缺陷与受主去除效应
高能物理 - 实验
2025-05-28 v1 材料科学
摘要
用于未来HL-LHC等高辐射环境中的硼掺杂硅探测器，由于辐射导致活性硼掺杂剂失活，其器件性能表现出退化。这种效应即所谓的受主去除效应，其取决于粒子类型、粒子能量和辐射剂量，通常通过形成硼-间隙氧-间隙缺陷来解释，该缺陷在硅带隙上半部引入施主型缺陷能级。本文利用热激电流技术和深能级瞬态光谱对一组不同电阻率的外延生长p型硅二极管进行了缺陷表征研究，这些二极管经受了60Co γ射线辐照。我们利用从DLTS实验获得的缺陷参数（激活能、电荷载流子俘获截面和缺陷浓度）对相应的TSC光谱进行建模，随后将其与实验TSC结果进行比较。该方法表明，由DLTS充分表征的双空位与TSC光谱中与BiOI峰部分重叠的、迄今为止未明确的X缺陷的电荷发射信号相关联。此外，为了评估BiOI缺陷形成对器件宏观性质的影响，我们将BiOI缺陷浓度与从C-V测量中获得的有效载流子浓度Neff的变化进行了比较。结果表明，Neff的变化约为BiOI浓度变化的两倍，这与辐照p型硅中通过形成BiOI施主导致硼失活的假设完全一致。
引用
@article{arxiv.2505.20790,
title = {Defects and acceptor removal in 60Co {\gamma}-irradiated p-type silicon},
author = {Anja Himmerlich and Núria Castelló-Mor and Esteban Currás-Rivera and Yana Gurimskaya and Isidre Mateu and Michael Moll and Karol Pawel Peters and Niels Sorgenfrei and Moritz Wiehe and Andrei Nitescu and Ioana Pintilie and Eckhart Fretwurst and Chuan Liao and Jörn Schwandt},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.20790},
year = {2025}
}