用于中子探测的碳化硅二极管
仪器与探测器
2020-11-02 v2 材料科学
摘要
在过去二十年中,我们见证了寻找能够探测可裂变同位素所发射中子的 He3 替代技术的热潮。需求源于诸如核弹头筛查或防止放射性材料非法贩运等应用。半导体探测器是强有力的竞争者之一,特别是基于宽禁带材料(如碳化硅)的探测器。我们综述了基于 SiC 的中子探测器的工作原理,以及若干与材料性质、器件制备和测试相关的问题。本文总结了在北约 SPS 计划共同资助的 E-SiCure 项目内开展的实验与理论工作。在成果中,我们开发了成功的基于肖特基势垒的探测器,并确定了 SiC 有源区中主要的载流子寿命限制缺陷,这些缺陷可能原本就存在于原始器件中,或在辐射场照射后引入。描述了中子探测涉及的物理过程。讨论了材料性质以及有关外延生长和器件制备的问题。报道了外延生长材料中存在的缺陷以及电离辐射引入的缺陷。最后我们描述了在 Jozef Stefan 研究所 TRIGA Mark II 反应堆(斯洛文尼亚,卢布尔雅那)开展的若干实验,测试了一组基于 SiC 的中子探测器,其中部分配备了热中子转换层。我们表明,尽管仍有很大改进空间,但基于最先进 4H-SiC 的肖特基势垒二极管正在缩小气体探测器与半导体探测器之间灵敏度的差距。
引用
@article{arxiv.2009.14696,
title = {Silicon carbide diodes for neutron detection},
author = {José Coutinho and Vitor J. B. Torres and Ivana Capan and Tomislav Brodar and Zoran Ereš and Robert Bernat and Vladimir Radulović and Klemen Ambrožič and Luka Snoj and Željko Pastuović and Adam Sarbutt and Takeshi Ohshima and Yuichi Yamazaki and Takahiro Makino},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.14696},
year = {2020}
}