Исследование радиационных повреждений карбидокремниевых детекторов in situ при воздействии клинических протонных пучков

Планарные p-i-n-диоды из карбида кремния (SiC), изготовленные двумя различными производителями, облучали протонами с энергией 252,7 МэВ на медицинском синхротроне. В течение двух 8-часовых сеансов облучения образцы подвергали воздействию возрастающих флюенсов в диапазоне от 1,4 × 10¹¹ до 3,5 × 10¹³ p⁺/см². Электрические характеристики, включая измерения вольт-амперных и вольт-фарадных характеристик, определяли до и после облучения с использованием измерительных зондовых станций; для отдельных образцов измерения также проводили in situ между этапами увеличения флюенса непосредственно на установке облучения. Результаты показывают постепенную компенсацию эффективной концентрации легирования эпитаксиального слоя с каждым последующим этапом увеличения флюенса, проявляющуюся в снижении емкости до достижения полного обеднения и подтверждаемую извлеченной эффективной концентрацией легирования. На основании этих измерений для всех групп образцов были определены линейные скорости удаления доноров, составившие от 4,2 см⁻¹ до 6,4 см⁻¹. Полученные результаты создают количественную основу для понимания индуцированного радиацией удаления носителей заряда в приборах на основе 4H-SiC и имеют значение для прогнозирования характеристик и срока службы перспективных радиационно-стойких детекторных технологий, включая 4H-SiC LGAD.