Синтез CVD-алмаза детекторного качества для радиационно-стойких детекторов ионизирующего излучения
Красильников А.В.
1, Родионов Н.Б.
1, Большаков А.П.
2, Ральченко В.Г.
2, Вартапетов С.К.
3, Сизов Ю.Е.
3, Мещанинов С.А.
1, Трапезников А.Г.
1, Родионова В.П.
1, Амосов В.Н.
1, Хмельницкий Р.А.
1, Кириченко А.Н.
11Частное учреждение Государственной корпорации по атомной энергии "Росатом" "Проектный центр ИТЭР", Москва, Россия
2Федеральный исследовательский цент Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва, Россия
3ООО "Оптосистемы", Троицк, Москва, Россия
Email: a.krasilnikov@iterrf.ru, n.rodionov@iterrf.ru, bolshak@ran.gpi.ru, vg_ralchenko@mail.ru, s.meshaninov@iterrf.ru, a.trapeznikov@iterrf.ru, v.rodionova@iterf.ru, v.amosov@iterrf.ru, khmelnitskyra@lebedev.ru, a.kirichenko@iterrf.ru
Поступила в редакцию: 30 июля 2021 г.
В окончательной редакции: 21 января 2022 г.
Принята к печати: 21 января 2022 г.
Выставление онлайн: 14 февраля 2022 г.
Сообщается о первом опыте создания в "Проектном центре ИТЭР" на усовершенствованном СВЧ плазменном реакторе ARDIS-300 гомоэпитаксиальных структур посредством CVD-синтеза пленок монокристаллического алмаза. Методом осаждения из газовой фазы в смесях метан-водород в реакторе с СВЧ плазмой получены эпитаксиальные алмазные пленки высокого качества на легированных бором монокристаллических подложках алмаза. Структурное и примесное совершенство пленок охарактеризовано с применением спектроскопии комбинационного рассеяния света, фотолюминесценции и оптического поглощения. На пленках толщиной 70-80 μm, выращенных на подложках с проводимостью p-типа и концентрацией бора ~ 100 ppm, служащих контактом, созданы прототипы радиационных детекторов, измерены их чувствительность и амплитудные спектры в потоках альфа-частиц и нейтронов c энергией 5.5 и 14.7 MeV соответственно. Показано, что при облучении альфа-частицами и нейтронами эффективность сбора заряда в синтезированном алмазе при приложенном поле ~ 4 V/μm достигает 94 и 91% соответственно. Ключевые слова: алмазные пленки, эпитаксия, алмазный детектор.
- A. Alekseyev, G. Martin. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., A 417, 400 (1998). DOI: 10.1016/S0168-9002(98)00762-1
- H. Frais-Kolbl, E. Griesmayer, H. Kagan, H. Pernegger. IEEE Transactions Nucl. Sci., NS-51, 3833 (2004). DOI: 10.1109/TNS.2004.839366
- H. Kagan. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., A 541, 221 (2005). DOI: 10.1016/j.nima.2005.01.060
- M. Bruzzi, S. Miglio, S. Pirollo, S. Sciortino. Diamond and Related Mater., 10 (3-7), 601 (2001)
- C. Bauer, I. Baumann, C. Colledani, J. Conway, P. Delpierre, F. Djama, M. Zoeller. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 383 (1), 64 (1996)
- Е.А. Konorova, S.F. Kozlov. Sov. Phys. Semicond, 4, 1600 (1971)
- A.V. Krasilnikov, E.A. Azizov, A.L. Roquemore, V.S. Khrunov, K.M. Young. Rev. Sci. Instrum., 68 (1), 553 (1997)
- A.V. Krasilnikov, V.N. Amosov, P. van Belle, O.N. Jarvis, G.J. Sadler, Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res., A 476 (1), 516 (2002)
- M. Marinelli, E. Milani, G. Prestopino, A. Tucciarone, C. Verona, G. Verona-Rinati, M. Angelone, D. Lattanzi, M. Pillon, R. Rosa, E. Santoro. Appl. Phys. Lett., 90, 183509 (2007)
- R.S. Balmer, J.R. Brandon, S.L. Clewes, H.K. Dhillon, J.M. Dodson, I. Friel, P.N. Inglis, T.D. Madgwick, M.L. Markham, T.P. Mollart, N. Perkins, G.A. Scarsbrook, D.J. Twitchen, A.J. Whitehead, J.J. Wilman, S.M. Woollard. J. Phys.: Condens. Matter, 21, 364221 (2009)
- M. Pillon, M. Angelone, A. Krasa, A.J.M. Plompen, P. Schillebeeckx, M.L. Sergi. Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res., A 640, 185 (2011)
- P. Barberet, M. Pomorski, G. Muggiolu, E. Torfeh, G. Claverie, C. Huss, S. Saada, G. Deves, M. Simon, H. Seznec. Appl. Phys. Lett., 111, 243701 (2017)
- H. Kagan, A. Alexopoulos, M. Artusot, F. Bachmair et al. Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res., A 924, 297 (2019)
- C.Y. Lee, C.M. Ban, H.R. Lee, K.N. Choo, B.H. Jun. Appl. Rad. Isotopes, 152, 25 (2019)
- A.V. Krasilnikov. Issues Atom. Sci. Tech., 36 (1), (1995)
- A. Tallaire, J. Achard, F. Silva, O. Brinza, A. Gicquel. Comptes Rend. Phys., 14, 169 (2013). https://doi.org/10.1016/j.crhy.2012.10.008
- S. Nad, Y. Gu, J. Asmussen. Diam. Relat. Mater., 60, 26 (2015)
- A.P. Bolshakov, V.G. Ralchenko, V.Y. Yurov, A.F. Popovich, I.A. Antonova, A.A. Khomich, E.E. Ashkinazi, S.G. Ryzhkov, A.V. Vlasov, A.V. Khomich. Diam. Relat. Mater., 62, 49 (2016)
- A.L. Vikharev, M.A. Lobaev, A.M. Gorbachev, D.B. Radishev, V.A. Isaev, S.A. Bogdanov. Mater. Today Comm., 22, 100816 (2020)
- Z. Minglong, X.Yiben, W. Linjun, S. Hujiang, G. Beibei. Solid State Commun., 130, 551 (2004)
- F. Schirru, D. Chokheli, M. Kis. Diam. Relat. Mater., 49, 96 (2014)
- A. Balducci, M. Marinelli, E. Milani, M.E. Morgada, G. Pucella, M. Scoccia, A. Tucciarone, G. Verona-Rinati, M. Angelone, M. Pillon, R. Potenza, C. Tuve. Diam. Relat. Mater., 15, 292 (2006)
- M. Pomorski, C. Delfaure, N. Vaissiere, H. Bensalah, J. Barjon, M.A. Pinault-Thaury, D. Tromson, P. Bergonzo. Phys. Stat. Sol. A, 212 (11), 2553 (2015). DOI: 10.1002/pssa.201532230
- T. Shimaoka, J.H. Kankeko, M. Tsubota, H. Shimmyo, H. Watanabe, A. Chayahara, H. Umezawa, S. Shikata. Europhys. Lett., 113 (6), 62001 (2016)
- S.V. Chernykh, S.A. Tarelkin, A.V. Chernykh, S.Yu. Troschiev, N.V. Luparev, N.V. Kornilov, D.V. Teteruk, S.A. Terentiev, V.D. Blank, A.V. Antipov, A.P. Chubenko, Yu.N. Glybin, N.I. Polushin, S.I. Didenko. Instrum. Exp. Tech. 62 (4), 473 (2019)
- Н.Б. Родионов, А.Ф. Паль, А.П. Большаков, В.Г. Ральченко, Р.А. Хмельницкий, В.А. Дравин, С.А. Малыхин, И.В. Алтухов, М.С. Каган, С.К. Папроцкий. Радиотех. и электрон., 63 (7), 750 (2018)
- S. Almaviva, M. Marinelli, E. Milani, G. Prestopino, A. Tucciarone, C. Verona, G. Verona-Rinati, M. Angelone, M. Pillon. Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res., A 612, 580 (2010)
- Н.Б. Родионов, В.Н. Амосов, К.К. Артемьев, С.А. Мещанинов, В.П. Родионова, Р.А. Хмельницкий, В.А. Дравин, А.П. Большаков, В.Г. Ральченко. Атомная энергия, 121 (2), 98 (2016).
- Н.Б. Родионов, В.Н. Амосов, С.А. Мещанинов, А.Ф. Паль, В.П. Родионова, А.Г. Трапезников. Приборы и техника эксперимента, 5, 77 (2016)
- A.P. Bolshakov, V.G. Ralchenko, G. Shu, B. Dai, V.Yu. Yurov, E.V. Bushuev, A.A. Khomich, A.S. Altakhov, E.E. Ashkinazi, I.A. Antonova, A.V. Vlasov, Y.Y. Sizov, S.K. Vartapetov, V.I. Konov, J. Zhu. Mater. Today Commun., 25, 101635 (2020). DOI: 10.1016/j.mtcomm.2020.101635
- R. Samlenski, C. Haug, R. Brenn, C. Wild, R. Locher, P. Koidl. Appl. Phys. Lett., 67, 2798 (1995)
- M.N.R. Ashfold, J.P. Goss, B.L. Green, P.W. May, M.E. Newton, C.V. Peaker. Nitrogen Diamond. Chem. Rev., 120 (12), 5745 (2020)
- A. Tallaire, M. Kasu, K. Ueda, T. Makimoto. Diam. Relat. Mater., 17 (1), 60 (2008)
- A.T. Collins. J. Phys.: Condens. Matter., 14, 3743 (2002)
- J.P. Goss, P.R. Briddon, R. Jones, S. Sque. Diam. Relat. Mater., 13, 684 (2004)
- N. Aslam, G. Waldherr, P. Neumann, F. Jelezko, J. Wrachtrup. New J. Phys., 15, 013064 (2013)
- P.-N. Volpe, P. Muret, F. Omnes, J. Achard, F. Silva, O. Brinza, A. Gicquel. Diam. Relat. Mater., 18, 1205 (2009)
- H. Luo, K.M. Ajmal, W. Liu, K. Yamamura, H. Deng. Int. J. Extrem. Manuf., 3, 022003 (2021)
- H.B. Dyer, F.A. Raal, L. DuPreez, J.H.N. Loubser. Philos. Mag., 11, 763 (1965)
- R. Jones, J.P. Goss, P.R. Briddon. Phys. Rev. B: Condens. Matter. Mater. Phys., 80, 033205 (2009).
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.
