Фотоэлектрические и яркостные характеристики структур GaAs-ZnS для твердотельных преобразователей изображений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.10, кандидат наук Яскевич, Тамара Михайловна

• Яскевич, Тамара Михайловна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Яскевич, Тамара Михайловна

СОДЕРЖАНИЕ

Обозначения и сокращения

Введение

Глава 1 Физические основы работы преобразователей излучения

1.1 Существующие классы детекторов рентгеновского и гамма излучений

1.1.1 Сцинтилляционные детекторы

1.1.2 Ионизационные детекторы

1.2 Выбор материалов для создания высокочувствительных детекторов ионизирующих излучений

1.3 Физические процессы в твердотельных преобразователях изображения

1.4 Основные характеристики преобразователей изображения

1.5 Выводы по литературному обзору и постановка задачи

Глава 2 Методика эксперимента

2.1 Экспериментальные образцы Ме-2п8-Ме

2.1.1 Методика изготовления ЭЛК

2.1.2 Методика измерений характеристик ЭЖ

2.2 Экспериментальные образцы Ме-ОаАз-Ме

2.2.1 Методика изготовления детекторных полупроводниковых структур

2.2.2 Методика измерений характеристик полупроводниковых структур

2.3 Экспериментальные образцы Ме-ОаАз-^пБ-Ме

2.3.1 Методика изготовления ТПИ

2.3.2 Методика измерений характеристик ТПИ

2.4 Оценка погрешностей измерений

Глава 3 Электрофизические свойства электролюминесцентных

конденсаторов на основе гп8

3.1 Электрические характеристики ЭЛК

3.2 Яркостные характеристики ЭЛК

3.3 Спектральные зависимости яркости свечения

3.4 Влияние слоев диэлектрика в структуре ЭЖ

3.5 Деградационные процессы

3.6 Выводы по 3 главе

Глава 4 Зависимости фототока Ме-ваАз-Ме-структур от режимов воздействия ионизирующего излучения

4.1 Исследование зависимостей относительной фотопроводимости ОаАБ от интенсивности ИК-излучения

4.2 Исследование зависимостей фототока Ме-ОаАэ-Ме-структур от мощности экспозиционной дозы рентгеновского излучения с энергией квантов 17 кэВ

4.3 Исследование зависимостей фототока Ме-ОаАБ-Ме-структур от мощности экспозиционной дозы рентгеновского излучения с энергией квантов 40-140 кэВ

4.4 Выводы по 4 главе

Глава 5 Исследование характеристик твердотельного преобразователя

изображений

5.1 Основные соотношения, необходимые для расчета яркости свечения ТПИ при воздействии ИК- и рентгеновского излучений

5.2 Полученные расчетные зависимости яркости свечения преобразователя

5.3 Влияние амплитуды опорного сигнала, частоты, толщины слоев фотопроводника и люминофора, типа структуры ЭЛК на расчетные зависимости Ь(Р)

5.4 Яркость свечения ТПИ в зависимости от мощности детектируемого излучения

5.4.1 Влияние мощности ИК-излучения на яркость свечения

ТПИ при работе на синусоидальном и прямоугольном

импульсах

5.4.2 Влияние мощности рентгеновского излучения на

яркость свечения ТПИ

5.5 Влияние амплитуды и частоты опорного сигнала на яркость свечения ТПИ

5.5.1 Зависимость яркости свечения ТПИ от напряжения

5.5.2 Зависимость яркости свечения ТПИ от частоты опорного сигнала

5.6 Влияние полярности приложенного напряжения на яркость свечения ТПИ при воздействии ИК-излучения

5.7 Пространственное разрешение ТПИ

5.8 Выводы по 5 главе

Заключение

Список использованных источников литературы

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВАХ Вольт-амперная характеристика

ИК Инфракрасный (ое)

МЭД Мощность экспозиционной дозы

МДМ Металл-диэлектрик-металл

ПЗС Прибор с зарядовой связью

ТПИ Твердотельный преобразователь изображения

УФ Ультрафиолетовый (ое)

ФЭУ Фотоэлектронный умножитель

ЭЛК Электролюминесцентный конденсатор

ССЕ Charge Collection Efficiency - эффективность сбора заряда

DQE Detective quantum efficiency (пороговая квантовая эффективность)

Eg Ширина запрещенной зоны полупроводника

GaAs Арсенид галлия

ITO Прозрачное проводящее покрытие, являющееся соединением 90 %

1п203 и 10 % Sn02

Me Металл, металлический контакт, металлическое покрытие

SI Semi-Insulating - полуизолирующий материал

SNR Signal-to-noise ratio - отношение сигнал-шум

ZnS Сульфид цинка

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Фотоэлектрические и яркостные характеристики структур GaAs-ZnS для твердотельных преобразователей изображений»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Развитие микроэлектроники привело к внедрению информационных систем в каждую отрасль науки и техники. Так, аналоговые системы обнаружения рентгеновского и гамма-излучений (изображение на рентгеновской пленке) были заменены цифровыми детекторами, сигнал с которых поступает на персональный компьютер. Информацию в цифровом виде можно хранить, пересылать, обрабатывать. Наиболее чувствительными системами считаются приборы на основе полупроводниковых материалов [1, 2]. Основные преимущества цифровых полупроводниковых детекторов перед аналоговыми детекторами заключаются в отсутствии необходимости правильного выбора экспозиции, что положительно сказывается на контрасте и качестве изображения; меньшей дозовой нагрузке на пациента; возможности работать в режиме реального масштаба времени. К недостаткам цифровых детекторов с электрическим считыванием можно отнести в десятки-сотни раз худшее пространственное разрешение (минимальная величина различаемого объекта). Это связано с тем, что для аналоговых приборов единичный чувствительный элемент, дающий вклад в общую картину, связан с размером светоизлучающих частиц, а для цифровых - с размерами единичного элемента микроэлектроники (матричного элемента, пикселя). Значительную трудность для детекторов большого формата представляет сложность практического изготовления системы считывания, обеспечивающей мгновенную обработку информации с огромного числа пикселей.

В настоящее время существует несколько направлений решения указанной проблемы. Одним из наиболее перспективных решений является разработка полупроводниковых детекторов с оптическим выводом информации. Подобного типа устройства могут быть реализованы при использовании систем фотопроводник-электролюминофор или

фотопроводник-жидкий кристалл. Каждая из систем имеет свои преимущества и недостатки. Сложность изготовления панелей жидкокристаллических ячеек и их соединения со слоем полупроводника сделала наиболее привлекательным, в рамках данной работы, использование слоев электролюминофора, нанесенных печатным способом на поверхность фотопроводника.

Интерес к преобразователям ионизирующих излучений с оптическим выводом информации возник сравнительно недавно, около десяти лет назад, хотя первые упоминания о подобного рода устройствах появились еще в 1961—1972 годах [3, 4, 5, 6]. Работа детекторов с оптическим выводом информации основана на перераспределении приложенного к структуре напряжения между слоями фотопроводника и электролюминофора во время облучения квантами с высокой энергией и увеличении падения напряжения на светоизлучающем слое. Когда напряжение достигает пороговых значений, в последнем начинается процесс лавинного размножения носителей заряда с последующей излучательной рекомбинацией.

Пространственное разрешение таких систем в 20-50 раз выше по сравнению с детекторами с электрическим выводом [7, 8].

Анализ литературных данных показал, что на данный момент исследования твердотельных преобразователей изображений ведутся на уровне научно-исследовательских работ [9, 10, 11, 12]. Недостаточно изучены процессы, протекающие в детекторах с оптическим выводом информации; не получены данные по изменению яркости свечения в зависимости от режимов возбуждения; отсутствует физическая модель, учитывающая параметры и особенности конкретных слоев фотопроводника и электролюминофора в твердотельных преобразователях изображений (ТПИ), позволяющая количественно интерпретировать экспериментальные данные, а также производить прогнозирование оптических характеристик устройств.

В данной работе исследованы свойства твердотельных преобразователей изображений на основе структур полуизолирующий арсенид галлия - сульфид цинка, проведено сравнение экспериментальных и теоретических данных. Выбор именно этого полупроводникового материала был сделан, исходя из того факта, что детекторы на основе ваАэ обладают высокой чувствительностью и эффективностью регистрации квантов с энергией 16-60 кэВ. Выбор сульфида цинка в качестве люминесцирующего слоя определялся двумя причинами. Люминофоры на основе 2п8 получили широкое распространение как хорошо изученный, дешевый и технологичный материал для создания люминесцентных источников света в сине-зеленой области излучения. Информация о создании в нашей стране и за рубежом детектора на основе ваАв, используемого в качестве чувствительного к ионизирующему излучению слоя, в комбинации со слоем цинксульфидного электролюминофора, отсутствует.

Цель работы: исследование физических закономерностей свечения системы фотопроводник-люминофор на основе структур ОаАэ^пЗ при воздействии ионизирующего излучения рентгеновского диапазона.

Задачами работы являлись:

а) исследование электрофизических и яркостных характеристик экспериментальных образцов электролюминесцентных конденсаторов на основе ZnS, легированного медью;

б) исследование влияния энергии квантов и мощности ионизирующего излучения на фотопроводимость и чувствительность полупроводниковых структур металл-ваАз-металл (Ме-ваАз-Ме);

в) исследование фотоэлектрических характеристик и влияния ионизирующего излучения рентгеновского диапазона на яркостные характеристики твердотельного преобразователя изображений со структурой ОаАБ-гпБ;

г) уточнение физической модели работы ТПИ, сопоставление расчетных и экспериментальных зависимостей яркости свечения от

мощности экспозиционной дозы, формы импульсов, частоты, амплитуды и полярности напряжения.

В настоящее время в научно-технической литературе нет сообщений о проведении подобных исследований, и такая постановка задачи является полностью оригинальной.

Объекты исследования:

а) структуры Me-GaAs-Me трех типов:

1) на основе GaAs, компенсированного атомами хрома в процессе высокотемпературного отжига;

2) на основе GaAs, легированного атомами хрома в процессе роста;

3) на основе нелегированного GaAs, содержащего ЕЬ2-центры.

б) электролюминесцентные конденсаторы (ЭЛК) трех типов:

1) конденсаторы на основе порошкообразного люминофора марки 3-515-115(220) ZnS:Cu,Al фирмы «Люминофор»;

2) ЭЖ на основе пасты марки 8154L ZnS:Cu фирмы «DuPont Electronic Materials»;

3) ЭЛК, на основе пасты марки 8154L, содержащие слой диэлектрика 8153 фирмы «DuPont Electronic Materials»;

в) твердотельные преобразователи изображений на основе GaAs-ZnS:Cu.

Положения, выносимые на защиту:

а) использование системы высокоомный GaAs-ZnS позволяет производить преобразование рентгеновского излучения с энергией квантов 17-140 кэВ и ИК-излучения с длиной волны < 940 нм в излучение видимого диапазона;

б) яркость свечения твердотельных преобразователей изображений на основе структур фотопроводник-люминофор при использовании в качестве фотопроводника арсенида галлия, возрастает с увеличением времени жизни неравновесных электронов, возбуждённых при поглощении рентгеновского

излучения, и с уменьшением темновой проводимости чувствительного слоя, что обеспечивает более высокую чувствительность ТПИ для материала, компенсированного атомами хрома в процессе высокотемпературного отжига;

в) при воздействии инфракрасного излучения с длиной волны < 940 нм и рентгеновского излучения с энергией квантов 17-140 кэВ на структуры фотопроводник-люминофор ОаАз:Сг-2п8:Си яркость свечения и квантовая эффективность твердотельных преобразователей изображений зависят от полярности приложенного напряжения, что определяется неоднородной генерацией неравновесных электронно-дырочных пар при воздействии ионизирующего излучения; квантовая эффективность ТПИ выше, если область генерации неравновесных носителей смещается к катоду;

г) в структурах на основе полуизолирующего ОаАБ и 2п8, легированного атомами меди с массовой долей 0,2 %, при воздействии ионизирующего излучения и подаче опорного гармонического сигнала или прямоугольных импульсов с частотой 200-2000 Гц, амплитудой 50-250 В обнаружен рост яркости свечения с повышением напряжения без выхода на насыщение, что объясняется высокой концентрацией центров свечения в люминофоре.

Достоверность результатов и выдвигаемых на защиту научных положений обеспечивается использованием современной

экспериментальной техники, классических или уже апробированных методик, воспроизводимостью экспериментальных данных. Измеренные значения яркости свечения электролюминесцентных конденсаторов соответствуют заявленным производителем люминофора значениям при указанных режимах возбуждения. Поведение экспериментально установленных закономерностей не противоречит современным представлениям о физико-химических процессах, протекающих в электролюминофорах и высокоомных полупроводниках, и согласуется с теоретическими расчетами.

Научная новизна заключается в том, что

а) показано, что система фотопроводник-люминофор ОаАз:Сг-2п8:Си может быть использована для преобразования рентгеновского излучения в излучение видимого диапазона;

б) впервые показано, что высокая яркость свечения ТПИ со структурой СаАз:Сг-2п8:Си обусловлена большими значениями времени жизни неравновесных электронов, возбуждённых рентгеновским излучением в фотопроводнике, и низким значением темновой проводимости чувствительного слоя из ваАв, компенсированного Сг в процессе высокотемпературного отжига;

в) впервые установлено, что яркость свечения и квантовая эффективность твердотельных преобразователей изображений на основе структур ОаАз:Сг-2п8:Си определяются в большей степени не глубиной модуляции проводимости фотопроводника, а неоднородной генерацией неравновесных электронно-дырочных пар при воздействии ионизирующего излучения. Экспериментально показано, что квантовая эффективность ТПИ выше, если поглощение рентгеновских квантов в фотопроводнике преимущественно происходит у катода.

Научная ценность. Совокупность полученных в работе результатов и сделанных выводов вносит вклад в описание физических процессов работы детекторов с оптическим выводом информации, проводимое в рамках фундаментальной научной проблемы - поиска новых структур и создания чувствительных малодозовых детекторов рентгеновского излучения с высоким пространственным разрешением.

Практическая значимость определяется, прежде всего, тем, что результаты проведенных исследований дополняют и углубляют сведения о методах создания и основных процессах работы детекторов рентгеновского излучения с оптическим выводом информации. А именно, в диссертации:

а) предложены конструкторско-технологические основы изготовления твердотельных преобразователей изображения для детектирования

рентгеновского излучения: в качестве фотопроводника в ТПИ впервые использованы резистивные структуры полуизолирующего арсенида галлия, компенсированного атомами хрома в процессе высокотемпературного диффузионного отжига;

б) изучены зависимости яркости свечения люминофора и качества изображения ТПИ со структурой ваАэ :Сг-7п8 :Си от полярности, амплитуды, частоты, формы импульсов опорного сигнала, а также вида и мощности ионизирующего излучения;

в) уточнена физическая модель ТПИ за счет учета электрофизических свойств фотопроводника и электролюминофора, что позволяет производить оценку свойств и характеристик твердотельных преобразователей изображения со структурой Ме-ОаАз:Сг-2п8:Си-Ме в зависимости от энергии квантов (17 кэВ и 40-140 кэВ), мощности экспозиционной дозы рентгеновского излучения, полярности напряжения.

Практическая значимость подтверждена использованием результатов работы в научных исследованиях, выполненных в рамках федерально-целевой программы (Г.К. №П2137, Г.К. №14.740.11.0499) и программы «Участник Молодежного Научно-Инновационного Конкурса».

Личный вклад автора заключается в изготовлении ЭЛК печатным способом, проведении экспериментальных исследований яркостных, спектральных и электрических характеристик цинксульфидных электролюминофоров; изучении влияния рентгеновского и ИК-излучений на структуры Ме-ваАз-Ме; проведении моделирования яркости свечения твердотельного преобразователя изображения при воздействии ИК- и рентгеновского излучений, получении экспериментальных данных о работе твердотельных преобразователей изображений. Полученные результаты обсуждались с научным руководителем канд. физ.-мат. наук, доцентом ТГУ В.М. Калыгиной при консультировании заведующего лабораторией физики полупроводников СФТИ ТГУ А.В. Тяжевым, доктором физ.-мат. наук, профессором ТГУ О.П. Толбановым, доктором физ.-мат. наук, профессором

ТГУ В.И Гаманом. Изготовление экспериментальных образцов Me-GaAs-Me выполнено коллективом научнь1х сотрудников СФТИ ТГУ: В.А. Новиковым, Н.И. Кожиновой, Э.Г. Хамматовой, Г.С. Юговой, Д.Ю. Мокеевым, А.Н. Зарубиным, Ю.С. Петровой. Исследования фотопроводимости слоев GaAs выполнены совместно с заведующим лабораторией физики полупроводников СФТИ ТГУ A.B. Тяжевым, канд. физ.-мат. наук, старшим научным сотрудником ТГУ М.П. Якубеней, канд. физ.-мат. наук, старшим научным сотрудником Д.Л. Будницким. Нанесение люминесцентного слоя на пластины арсенида галлия исполнено в фирме «Оникс» г. Ярославль. Измерение характеристик ТПИ при воздействии ИК-излучения проведено при участии магистранта ТГУ О.Ю. Маджидова.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на 10-й и 11-й Российских научных студенческих конференциях «Физика твердого тела» (г. Томск, 2006 г., 2008 г.), 2-й и 5-й Международных научно-практических конференциях «Актуальные проблемы радиофизики» (г. Томск, 2008 г., 2013 г.), 3-й и 4-й Конференциях студенческого научно-исследовательского инкубатора (г. Томск, 2007 г.), 14-й Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (г. Томск, 2008 г.), 3-й (35-й) Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Образование, наука, инновации - вклад молодых исследователей» (г. Кемерово, 2008 г.), 46-й Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (г. Новосибирск, 2008 г.), 6-й Международной конференции «Аморфные и микрокристаллические полупроводники» (г. Санкт-Петербург, 2008 г.), Международной сибирской конференции IEEE по управлению и связи (SIBCON-2009) (г. Томск, 2009 г.), Международной заочной научно-практической конференции «Инновации в современном мире» (г. Новосибирск, 2011 г.), 28-м Международном семинаре МНТЦ «Современные материалы и их

применение» «Advanced Materials and Application» (г. Ульсан, Республика Корея, 2012 г.), Международной молодежной научной школе «Актуальные проблемы радиофизики» (г. Томск, 2012 г.).

Публикации. У соискателя ученой степени имеется 38 опубликованных работ, из которых 19 в журналах, входящих в список ВАК. Основные результаты работы по теме диссертации опубликованы в 17 печатных работах, из которых 5 - в журналах, включенных в список ВАК.

Структура и объем работы. Текст диссертации состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованной литературы; содержит 83 рисунка, 4 таблицы, библиографический список включает 127 наименований - всего 150 страниц.

Первая глава является обзором литературных данных по теме диссертации. Рассмотрены существующие классы детекторов. Основное внимание уделено сцинтилляционным и полупроводниковым детекторам ионизирующего излучения. Приведены преимущества полупроводниковых детекторов с оптическим выводом информации по сравнению с полупроводниковыми детекторами с электрическим считыванием. Описаны физические процессы, протекающие в твердотельных преобразователях изображения. В выводах к первой главе сформулированы цель и задачи исследования, вытекающие из анализа литературных данных.

Во второй главе описаны технология изготовления образцов, а также методика измерений характеристик структур Me-GaAs-Me, электролюминесцентных конденсаторов на основе ZnS, экспериментальных образцов твердотельных преобразователей изображений Me-GaAs:Cr-ZnS:Cu-Me.

Третья глава посвящена исследованиям оптических и электрических характеристик электролюминесцентных конденсаторов с целью определения особенностей их поведения при изменении формы, амплитуды, частоты и длительности импульсов опорного сигнала. Получены данные о длине волны свечения, емкости и проводимости образцов, влиянии слоев

диэлектрика и толщины слоя электролюминофора на яркость свечения образцов, изучены процессы деградации.

В четвертой главе исследовано влияние рентгеновского и ИК-излучений на фотопроводимость структур Ме-ваАз-Ме.

Пятая глава посвящена исследованию лабораторных образцов твердотельных преобразователей изображения и сравнению экспериментальных и расчетных данных.

В заключении сформулированы основные результаты, полученные при выполнении диссертационной работы

Глава 1 Физические основы работы преобразователей излучения

Одной из важнейших задач современной науки и техники является регистрация и формирование видеоизображения объектов с помощью различных типов «невидимых» излучений - от терагерцового диапазона длин волн до частиц с высокой энергией (гамма-, рентгеновское излучение) [13, 14].

Детектор (индикатор) излучения — объект, позволяющий обнаружить наличие ионизирующего излучения путем непосредственного взаимодействия с веществом чувствительного элемента [15, 16], который преобразует информацию о параметрах излучения в другие сигналы (электрические, оптические и др.) [17]. Фиксирование «невидимого» излучения не может быть осуществлено прямым методом, регистрация возможна только косвенно, с помощью детектирующих устройств. Детекторы излучений применяются во многих сферах человеческой деятельности: в медицине, биологии, физике высоких энергий, астрофизике, ядерной физике, лазерной физике, таможенном контроле, досмотровых системах, неразрушающем контроле на производстве, технике [18]. Все ведущие в области микроэлектроники и нанотехнологии фирмы мира разрабатывают твердотельные детекторы для регистрации ионизирующих излучений [2, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26]. Научные достижения в этой области есть и у российских исследователей [27, 28, 29, 30].

1.1 Существующие классы детекторов рентгеновского и гамма излучений

Ионизирующим излучением называют поток частиц или электромагнитных квантов, взаимодействие которого с веществом приводит к ионизации его атомов и молекул [15, 16, 31].

Методы детектирования ионизирующих излучений совершенствуются, и к настоящему времени, появилась реальная возможность создать приборы, которые способны регистрировать единичные кванты, определять их природу, энергию, координату, траекторию с высокой точностью [32].

Регистрация ионизирующих излучений может быть осуществлена несколькими методами, основанными на ионизационном, тепловом, фотографическом, калориметрическом, биологическом, сцинтилляционном и других явлениях, которыми сопровождаются излучения при взаимодействии их с облучаемой средой [17, 33, 34, 35].

Детекторы частиц высоких энергий и ионизирующих излучений делятся на две большие группы: аналоговые (изображение на рентгеновской пленке, фотоснимки) и цифровые. В свою очередь, цифровые детекторы по способу детектирования подразделяют на два больших класса. Приборы прямого преобразования рентгеновского излучения в цифровой код и приборы непрямого преобразования, в которых рентгеновское излучение в цифровой код преобразуется с помощью излучений видимого диапазона [1, 36].

Преимущество аналоговых методов регистрации ионизирующего излучения перед цифровыми состоит в том, что для детекторов этого типа пространственное разрешение (минимальная величина различаемого объекта) составляет доли микрометра или более 500 пар линий на мм [7, 37]. Цифровые методы регистрации имеют меньшее пространственное разрешение [27, 38]. Это связано с тем, что для аналоговых приборов единичный чувствительный элемент, дающий вклад в общую картину, связан с размером светоизлучающих частиц, а для цифровых - с возможностями микроэлектроники (микро-миниатюризация единичных чувствительных элементов). Определяющую роль в пространственное разрешение детекторов (особенно аналоговых) вносит система считывания

(распознавания) собранной информации (например, человеческий глаз, ПЗС-камера и др.).

Цифровые методы детектирования превосходят аналоговые по ряду параметров:

а) возможность цифровой обработки изображения (изменение размера, контраста), хранения и пересылки в цифровом виде;

б) отсутствие процесса фотохимического проявления, а также возможность работы в режиме реального масштаба времени;

в) большой динамический диапазон, следствием чего является менее критичный подход к выбору времени экспозиции. Последнее сильно сказывается на контрасте и качестве изображения.

Будущее современной рентгенодиагностики заключается в полном переходе к цифровым технологиям, которые постоянно совершенствуются и улучшаются их выходные характеристики [2, 25, 32, 39].

Наиболее распространенными методами детектирования ионизирующих излучений в микроэлектронике являются ионизационные и сцинтилляционные методы регистрации. Рассмотрим их более подробно.

1.1.1 Сцинтилляционные детекторы

Сцинтилляционный детектор является одним из самых широко распространенных в практическом применении типов цифровых детекторов непрямого преобразования, обладающий достаточно высокими выходными параметрами. Среди которых: значительная эффективность при регистрации квантов с разной энергией, хорошие временные характеристики, высокий коэффициент усиления и энергетическое разрешение. Сцинтилляционные детекторы представляют собой систему, в которой осуществляется двойное преобразование энергии ионизирующего излучения [15]. Данный детектор представляет собой систему из сцинтиллятора (твердого, жидкого, газообразного), в котором ионизирующие частицы вызывают вспышку

люминесценции. Интенсивность световой вспышки в сцинтилляторах в широких пределах пропорциональна энергии, рассеянной частицей в сцинтилляторе [15].

В качестве сцинтилляторов могут быть использованы неорганические (Сз1:Т1, Сб1:№, ZnS:Ag, Ыа1:Т1,1Л1, К1:Т1 и др.) и органические соединения, полимеры, газы и прозрачные растворы и др. [10, 17, 23, 24, 32, 34, 36, 38, 40,41].

Преобразование оптического излучения в электрический импульс тока может быть реализовано с помощью ряда устройств, включающих рентгеновский электрооптический преобразователь (РЭОП), фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) [15, 17, 34], фототранзистор, фотодиод [32, 42, 43], МОП-транзисторы, ПЗС-матрицы [1, 37, 40] и т.д.. В литературе есть сведения о научно-исследовательских разработках сложных систем, таких как сцинтиллятор-фотопроводник-жидкий кристалл [9, 10].

1.1.2 Ионизационные детекторы

Детекторы этого класса основаны на способности некоторых газов и твердых тел генерировать свободные носители заряда при воздействии на них ионизирующего излучения. Детектор состоит из чувствительного к излучению вещества и считывающего устройства. При воздействии ионизирующего излучения в объеме детектора генерируются электронно-дырочные пары. Под действием приложенного напряжения сигнал может быть собран, оцифрован и преобразован в изображение. Основные виды ионизационных детекторов - газовые и полупроводниковые [34]. Показано, что наиболее чувствительными, радиационностойкими и перспективными приборами являются системы детектирования, работающие на полупроводниковых материалах [44]. Одним из главных достоинств полупроводниковых детекторов перед газовыми является в десятки раз

меньшая энергия, необходимая для образования электрон-дырочной пары [32, 34], высокая эффективность поглощения.

Считывающие устройства делятся на два класса. В первом, системы прямого преобразования [21, 22, 45, 46, 47, 48], при приложении электрического поля к слою полупроводникового детектора возникает полезный сигнал, образованный дрейфом рожденных электронно-дырочных пар к соответствующим электродам. Полезный сигнал может быть усилен с помощью считывающей электроники [49, 50] и представлен в виде изображения на компьютере.

Недостатками полупроводниковых детекторов с прямым преобразованием является высокая стоимость и низкое пространственное разрешение, связанное с геометрическими размерами единичного чувствительного элемента.

Работа считывающего устройства второго типа сводиться к тому, что полезный сигнал выводится из детектора в виде квантов видимого света, а затем регистрируется с помощью ПЗС-камеры (или системы на основе импульсного электронно-лучевого сканера) и поступает на экран персонального компьютера. Детекторы с оптическим выводом информации содержат слой электролюминофора [3, 4, И] или слой жидкокристаллических ячеек [8, 10, 12], нанесенного непосредственно на чувствительный слой полупроводника. Практически реализованы детекторные структуры на основе аморфный кремний-

жидкокристаллические ячейки, обладающие лучшим разрешением [51, 52, 53], чем твердотельные панели на фотополупроводниках и меньшей стоимостью [51, 52, 53].

Пространственное разрешение систем с непрямым преобразованием принципиально может во много раз превышать пространственное разрешение систем с прямым преобразованием, в которых размер единичного элемента изображения напрямую зависит от размера чувствительного элемента детектора [54, 55]. Для детекторов с оптическим

Заключение диссертации по теме «Физика полупроводников», Яскевич, Тамара Михайловна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Задачи, сформулированные в рамках диссертационной работы «Фотоэлектрические и яркостные характеристики структур ОаАБ-ЕпЗ для твердотельных преобразователей изображений», решены. Проведенные экспериментальные исследования и расчетные зависимости позволили сделать следующие выводы:

а) система фотопроводник-люминофор ОаАз:Сг^п8:Си способна работать в качестве твердотельных преобразователей изображений;

б) яркость свечения люминофора гпБ'.Си и качество изображения ТЛИ со структурой ОаАБ:Сг-2п8:Си зависят от полярности, частоты, амплитуды, формы импульсов опорного сигнала, мощности ионизирующего излучения. Установлено, что яркостные характеристики ТПИ на основе ОаАз:Сг-2п8:Си определяются электрофизическими свойствами ваАэ и 2п8, а также типом регистрируемого излучения;

в) высокая яркость свечения ТПИ со структурой ОаАз:Сг^п8:Си обусловлена существенной глубиной модуляции проводимости и низкой темновой электропроводимостью фоточувствительного слоя, характерных для структур ОаАэ, компенсированных атомами Сг в процессе высокотемпературного диффузионного отжига;

г) введение в люминофор 2п8 атомов меди с массовой долей 0,2 % обеспечивает высокую концентрацию центров свечения в люминофоре, что объясняет рост яркости свечения без выхода на насыщение при повышении напряжения в интервале 50-250 В для прямоугольных импульсов и гармонического сигнала в диапазоне частот 200-2000 Гц;

д) яркость свечения и квантовая эффективность твердотельных преобразователей изображений на основе структур ОаАз:Сг-2п8:Си определяются в большей степени не глубиной модуляции проводимости фотопроводника, а характеристиками детектируемого ионизирующего излучения. В случае неоднородной генерации неравновесных электронно-

дырочных пар - при поглощении излучения у катода квантовая эффективность ТПИ выше;

е) расчеты, проведенные на основе эквивалентной схемы замещения ТПИ, в которой учтены электрофизические свойства фотопроводника и электролюминофора, позволили разработать методологию оценки свойств и вычисления характеристик твердотельных преобразователей изображения со структурой Me-GaAs:Cr-ZnS:Cu-Me в зависимости от энергии квантов и мощности экспозиционной дозы рентгеновского излучения;

ж) исследование закономерностей влияния режимов работы ТПИ (амплитуды напряжения, частоты, полярности) на яркость свечения структур полупроводник-люминофор в зависимости от мощности экспозиционной дозы ионизирующего излучения показало сходство экспериментальных характеристик с расчетными;

з) установлено, что неоднородности свечения поверхности твердотельного преобразователя изображений, зафиксированные ПЗС-камерой во время облучения со стороны люминесцентного слоя, связаны с наличием дислокационной сетки в образцах SI-GaAs:Cr.

Выполненные исследования подтверждают принципиальную возможность создания твердотельных преобразователей изображения на основе структур GaAs:Cr-ZnS:Cu, с целью их применения в приборах медицинской диагностики и контроль-досмотрового назначения.

Автор выражает искреннюю благодарность всем коллегам, оказавшим неоценимую помощь и поддержку в выполнении диссертационной работы. Особую признательность автор выражает научному руководителю: кандидату физ.-мат. наук, доценту В.М. Калыгиной, заведующему лабораторией «Физика полупроводников» научно-образовательного центра «Физика и электроника сложных полупроводников» СФТИ ТГУ A.B. Тяжеву, заведующему кафедрой полупроводниковой электроники ТГУ В.П. Гермагенову, директору научно-образовательного центра «Физика и электроника сложных

полупроводников» СФТИ ТГУ О.П. Толбанову, профессору ТГУ В.И. Гаману, кандидату физ.-мат. наук И.А. Прудаеву, кандидату физ.-мат. наук, старшему научному сотруднику Д.Л. Будницкому, кандидату физ.-мат. наук, старшему научному сотруднику В.А. Новикову, ведущему технологу Э.Г. Хамматовой, технику Г.С. Юговой, аспиранту ТГУ О.Ю. Маджидову.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Яскевич, Тамара Михайловна, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ЛИТЕРАТУРЫ

1 Мурашев В. Новое поколение рентгеновского излучения на пиксельных матрицах / В. Мурашев, В. Удалов, О. Орлов // Электроника: НТБ. - 2006. - № 1.-С. 31-34.

2 Блинов Н.Н. Состояние и перспективы развития аппаратуры для лучевой диагностики в Российской Федерации / Н.Н. Блинов, Ю.В. Варшавский // Медтехника и медизделия. - 2004. - Т. 21. - № 4. - С. 24-27.

3 Kohashi Т. A new solid-state X-ray image converter // Proceedings of the IEEE. - 1963. - V. 51. - Is. 12. - P. 1794-1795.

4 A Solid-state Infrared Image Converter / T. Kohashi, T. Nakamura, S. Nakamura, K.-I. Miyaji // IEEE Transactions on electron devices/ - 1972. -V. 19. - № 1. - P. 98-103.

5 Фок M.B. Теория электролюминесцентных преобразователей изображения -M.: Советское радио, 1961. - 52 с.

6 DC-controlled solid-state X-ray image converter / Т. Kohashi, К. Tanaka, N. Suzuki, Y. Machida // IEEE Transactions on Electron Devices. - 1972. - V. 19.-Is. 2.-P. 234-238.

7 Oguro T. Development of the computed electroradiography. Trial manufacture of digital imaging system // Kanagawa Shigaku. - 1990. - Jun. - Is. 25(1).-P. 1-10.

8 Feasibility study of a multi-layer liquid-crystal-based non-pixel X-ray detector / S.H. Kim, J.W. Shin, K.M. Oh, B.Y. Cha, S.K. Park and S.H. Nam // 13th International workshop on radiation imaging detectors, 3-7 July. 2011. -ETH Zurich, Switzerland. - 2012. - Is. 2. - IOP Publishing Ltd and SISSA. -doi: 10.1088/1748-0221/7/02/C02030. -P.l-8.

9 Radiation detector based on liquid crystal light valve for large-area imaging applications / S. Kang, J. Park, B. Cha, et.al. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. - 2007. - V. 576. - P. 83-86.

10 Борошнев A.B. Пространственно-временные модуляторы света на основе структур металл-диэлектрик-полупроводник-жидкий кристалл /

A.B. Борошнев, Н.Ф. Ковтонюк // Прикладная физика. - 2000. - № 6. - С. 510

11 Скородумов И. А., Электролюминесцентный преобразователь изображения и оптимизация его параметров [Электронный ресурс] / И.А. Скородумов, А.И. Андреев, С.М. Кокин // Труды Девятой международной научно-технической конференции Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники. Часть 2. Оптоэлектроника. Таганрог, 1217 сентября 2004 г.: URL: http://fep.tsure.ru/books/conferenc/pem2004/ (дата обращения: 08.10.2013).

12 Применение твердотельных преобразователей изображения в технике ночного видения./ В.Г. Волков, Н.Ф. Кощавцев, В.И. Ледейкин,

B.А. Чапнин [Электронный ресурс] // Прикладная физика. - 1999. - № 2. — Электрон, версия печат. публ.- URL: http://applphys.orion-ir.ru/soder.htm (дата обращения: 08.10.2013).

13 Варфоломеев С.Д. Сенсорная биология, сенсорные технологии и создание новых органов чувств человека / С.Д. Варфоломеев, Ю.М. Евдокимов, М.А. Островский // Вестник Российской академии наук. - 2000. -Т. 70.-№2.-С. 99-108.

14 Детекторы гамма-излучений на основе GaAs<Cr> для исследования наноструктур / Г.И. Айзенштат, О.П. Толбанов, A.B. Тяжев, Г.А. Шелков, и др. // Изв. ВУЗов. Физика. - 2008. - Т. 51. - № 10. - С 38-52.

15 Макаров В.И. Блоки детектирования ионизирующих излучений. Под ред. Е.А. Левандовского. - М.: Атомиздат, 1972. - 72 с.

16 Измерение ионизирующих излучений [Электронный ресурс]: Курс лекций / Сост.: профессор, д.х.н. И.Н. Бекман. - Москва: МГУ им. Ломоносова, 2006 г.: URL: http://profbeckman.narod.ru/radiometr.htm (дата обращения: 08.10.2013).

17 Сидоренко В.В. Детекторы ионизирующих излучений на судах / В.В. Сидоренко, Ю.А. Кузнецов, А.А. Оводенко: Справочник. - Д.: Судостроение, 1984 - 240 с.

18 Неразрушающие методы контроля: Учеб. пособие / Сост.: И.Н. Каневский, Е.Н. Сальникова.- Владивосток, 2007. - 243 с.

19 Блинов Н.Н. Анализ состояния отечественного парка рентгенодиагностической аппаратуры и перспективы его развития / Н.Н. Блинов, А.Н. Гуржиев, Н.Е. Станкевич [Электронный ресурс] // Менеджер здравоохранения. - 2004. - № 8. - Электрон, версия печат. публ. - URL: http://www.idmz.ru/idmz_site.nsCpages/mz.htm (дата обращения: 08.10.2013).

20 Лебедев A. SiC-электроника. Прошлое, настоящее, будущее / А. Лебедев, С. Сбруев // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. — 2006. — № 5.-С. 28-41.

21 Залетин В.М. Широкозонные полупроводниковые соединения для детекторов рентгеновского и гамма-излучения / В.М. Залетин, В.П. Варварица // Материалы электронной техники. - 2010. - № 3. - С. 4-13.

22 Таубин М.Л.. Цифровые сканирующие рентгеновские аппараты (обзор научно-технической и патентной литературы) / Радиология-практика. - 2007. - № 1.-С 47-50.

23 Зеликман М.И. Цифровые рентгенодиагностические системы Часть

I / Радиология-практика. - 2008. - № 3. -С 56-71.

24 Зеликман М.И. Цифровые рентгенодиагностические системы Часть

II / Радиология-практика. - 2008. - № 4. -С 38-49.

25 Белова И.Б. Цифровая рентгенография в диагностике осложненной пневмонии / И.Б. Белова, Л.В. Золотарёва, И.А. Чинаева // Вестник новых медицинских технологий. - 2006. - Т. 13. - № 1. - С. 53-55.

26 Cowen A.R. The design and imaging characteristics of dynamic, solidstate, flat-panel x-ray image detectors for digital fluoroscopy and fluorography / A.R. Cowen, A.G. Davies, M.U. Sivananthan // Clinical Radiology. - 2008. - V. 63.-P. 1073-1085.

27 Tlustos L. Characterisation of a GaAs(Cr) Medipix2 hybrid pixel detector / L. Tlustos, G. Shelkov, O.P. Tolbanov // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. - 2011. - V. 633. - P. S103-S107.

28 Development of Radiation Medicine at DLNP, JINR / E. M. Syresin, A.V. Agapov, O.P. Tolbanov, A.V. Tyazhev, Y. Jongen, et.al. // Physics of Particles and Nuclei Letters. - 2011. - Vol. 8. - № 4. _ p. 379-385.

29 Development of Radiation Medicine at DLNP, JINR / E. M. Syresin, A.V. Agapov, O.P. Tolbanov, A.V. Tyazhev, Y. Jongen, et.al. // Письма в ЭЧАЯ. - 2011. - Т. 8. - № 4. - С. 635-646.

30 Матричный арсенид-галлиевый детектор 128x128 элементов для рентгенографии: Препринт / Протвино. Институт физики высоких энергий / А.П. Воробьев, С.Н. Головня, О.П. Толбанов, А.В. Тяжев, и др. - Протвино, 2006.-9 с.

31 Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. - М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. - 1988 г.

32 Групен К. Детекторы элементарных частиц: Справочное издание. Пер с англ. - Новосибирск: Сибирский хронограф, 1999. - 408 с.

33 Авсеенко В.Ф. Дозиметрические и радиометрические приборы и измерения. - Киев: Урожай, 1990. - 144 с.

34 Дирнли Дж., Нортроп Д. Полупроводниковые счетчики ядерных излучений. Пер с англ. / Дж. Дирнли, Д. Нортроп; Под ред. B.C. Вавилова -М: Мир, 1966. - 360 с.

35 Общая физика. Физика атомного ядра и частиц. Лабораторный практикум: Учебно-методическое пособие / Сост.: В.И. Гурков, З.В. Кормухина, В.И. Побызаков. - Красноярск, 2007. - 153 с.

36 Banhart J. Advanced Tomographic Methods in Materials Research and Engineering / H. Graafsma, T. Martin. - 2008. - Ch. 10: Detectors for synchrotron tomography. - P. 277-302.

37 X-ray imaging with submicrometer resolution employing transparent luminescent screens / A. Koch, C. Raven, P. Sparine, A. Snigirev // Journal of the Optical Society of America A. - 1998. - V. 15. - Iss. 7. - p. 1940-1951.

38 Farman A.G. A comparison of 18 different x-ray detectors currently used in dentistry / A.G. Farman, T.T. Farman // OOOOE. - 2005. - V. 99. - N. 4. -p. 485-489.

39 Камалов И.И. Перспективные направления дигитальной (цифровой) рентгенографии // Вестник современной клинической медицины. - 2011. — Т. 4.-№2.-С. 44-46.

40 Продукция и решения. Цифровая рентгенография. Технология [Электронный ресурс] // Официальный интернет-сайт компании Varian Medical Systems - URL: http://www.varian.com/euru/xray/products/digital_radiography/technology.html (дата обращения: 08.10.2013).

41 X-ray TDI camera С12200-321 [Electronic resource] // Hamamatsu news. - Electronic journal. - 2012. - V. 1. - p. 30-31. - URL: http://www.hamamatsu-news.com (дата обращения: 08.10.2013).

42 Rowlands J. Amorphous Semiconductors Usher Digital X-ray Imaging / J. Rowlands, S. Kasap // Physics Today. - 1997. - Is. 11. - P. 24-30.

43 Kanter B.M. Methods and Devices for Low-Dose Digital Photoroentgenography // Biomedical Engineering, Vol. 33, No. 5,1999, pp. 226229.

44 Применение полупроводниковых детекторов для учета и контроля РАО / JI.H. Давыдов, А.Н. Довбня, А.А. Захарченко, и др. // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. - 2012. - Т 81. - № 5. - С. 142-146.

45 GaAs Medipix2 hybrid pixel detector / P. Kostamo, S. Nenonen, L. Tlustos, et al. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. - 2008. -V. 591.-P. 174-177.

46 Medipix2: Processing and measurements of GaAs pixel detectors / A. Zwerger, A. Fauler, M. Fiederle, K. Jakobs // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. - 2007. - V. 576. - P 23-26.

47 Grassi A. Characterization of a GaAs Medipix3 X-ray detector / A. Grassi, H.D. Pereira // Universita di Pisa, Universidade de Vigo. - 2012. - 28 p.

48 Оценка эффективности использования детекторов с неоднородной пространственной чувствительностью в сканирующих системах цифровой рентгенографии / В.А. Удод, В.И. Солодушкин, В.А. Клименов, А.К. Темник // Известия Томского политехнического университета. - 2012. - Т. 321. - № 2.-С. 66-70.

49 Мурашев В.Н. Новое поколение детекторов рентгеновского излучения на пиксельных матрицах / В.Н. Мурашев, О.М. Орлов, В.А. Удалов // Всероссийская научно-техническая конференция "Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем (МЭС)": Сб. тр. - Москва, Зеленоград: Изд-во: Институт проблем проектирования в микроэлектронике РАН, 2006. - С 433-438.

50 Мурашев В.Н. Координатный полупроводниковый детектор рентгеновского излучения на основе пиксельных матриц / В.Н. Мурашев, С.А. Леготин, С.Ю. Юрчек // Датчики и системы. - 2011. - № 1. - С 31-36.

51 The x-ray light valve: A low-cost, digital radiographic imaging system Spatial resolution / D. Robert, MacDougall, Ivaylo Koprinarov, J. A. Rowlands // Medical Physics. - 2008. - V. 35. - Is. 9. - P. 4216-4228.

52 The x-ray light valve: A potentially low-cost, digital radiographic imaging system-concept and implementation considerations / C.A. Webster, I. Koprinarov, S. Germann, J. A. Rowlands // Medical Physics. - 2008. - V. 35. -Is. 3. - P. 939-950.

53 Rieppo P-K. X-ray imaging with amorphous selenium: Theoretical feasibility of the liquid crystal light valve for radiography / P-K. Rieppo, J.A. owlands // Medical Physics. - 1997. - V. 24. - Is. 8. - P. 1279-1392.

54 First tests of a Medipix-1 pixel detector for X-ray dynamic defectoscopy / D. Vavrika, J. Jakubekc, J. Visschers, S. Pospisil, C. Ponchut, J. Zemankova // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. - 2002. - V. A 487. - P. 216-223.

55 The Medipix3 Prototype, a Pixel Readout Chip Working in Single Photon Counting Mode with Improved Spectrometric Performance / R. Ballabriga, M. Campbell, E. H. M. Heijne, Fellow, IEEE, X. Llopart, L. Tlustos // 2006 IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record. - 2006. - P. 35573561.

56 Development of the computed electroradiography: trial manufacture of digital imaging system / Y. Okamoto, T. Oguro, I. Kanishi, T. Sakurai, T. Matsuki //Radiology. - 1992. -V. 185. - p. 395-401.

57 Improvement in photoconductor film properties by changing dielectric layer structures / S. Kim, K. Oh, Y. Lee, J. Jung, G. Cho, G. Jang, B. Cha, J. Park, S. Nam // 12th International workshop on radiation imaging detectors. Robinson college, Cambridge U.K. - Cambridge U.K.: IOP Publishing LTD and SISSA. -2011.-P. 1-7.

58 Иванников В.П. Диагностические возможности и качества пленочной и цифровой рентгенографии / В.П. Иванников, Н.С. Стрелков, В. А. Степанов // Медицинская физика. - 2006. - № 2. - С 30-34.

59 Перспективы использования полупроводниковых материалов из CdTe (CdZnTe) при реконструкции АЭС Украины / Ю.А. Грибанов, B.C. Рингис, В.Г. Скоромный и др. // Вопросы атомной науки и техники. Серия: «Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение». -2000.-№4.-С. 203-207.

60 Рыбка А.В. Дозиметрические характеристики детекторов рентгеновского и гамма излучения на основе CdTe (CdZnTe) / А. В. Рыбка, И. М. Прохорец, И. Н. Шляхов // Вопросы атомной науки и техники. Серия: «Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение». — 2000.-№4.-С. 208-211.

61 Kniipfer W. Novel X-Ray Detectors for Medical Imaging / W. Kniipfer, E. Hell, D. Mattern // Nuclear Physics В (Proc. Suppl.). - 1999. -V. 78. - P. 610615.

62 Amorphous silicon X-ray detectors / M. Hoheisel, M. Arques, J. Chabbal, C. Chaussat, T. Ducourant, G. Hahm, H. Horbaschek, R. Schulz, M. Spahn // Journal of Non-Crystalline Solids. - 1998. - V. 227-230. - P. 1300 -1305.

63 Two dimensional Detector for High Resolution Soft X-ray Imaging / T. Ejima, S. Ogasawara, T. Hatano, M. Yanagihara, M. Yamamoto // 10th International conference on radiation instrumentation. Melbourne (Australia). 27 september-2 october 2009. - AIP Conf. Proc. - V. 1234. - p. 811-814.

64 Performances of different digital mammography imaging systems: Evaluation and comparison / M.G. Bisogni, D. Bulajic, P. Delogu, M.E. Fantacci, M. Novelli, M. Quattrocchi, V. Rossoa, A. Stefanini // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. - 2005. - V. A 546. - P. 14-18.

65 Полупроводниковые детекторы ядерных частиц и их применение. / Ю.К. Акимов, А.И. Калинин, В.Ф. Кушнирук, X. Юнглауссен. Под ред. Ю.К. Акимова. - М.: Атомиздат, 1967. - 256 с.

66 Grimmeiss H.G. Silicon-germanium - a promise into the future? // ФТП. - 1999. - Т. 33. - № 9. - С. 1032-1034

67 Лебедев А.А. Радиационная стойкость SiC и детекторы жестких излучений на его основе. Обзор / А.А. Лебедев, A.M. Иванов, Н.Б. Строкан // ФТП. - 2004. - Т. 38. - № 2. - С. 129-150.

68 Wieczorek Н. Physical aspects of detector design // Radiation Measurements. - 2001. - V. 33. - P. 541-545.

69 Характеристики детекторов ядерного излучения на основе полуизолирующего арсенида галлия / Е.М. Вербицкая, В.К. Еремин, А.М. Иванов, Н.Б. Строкан, В.И. Васильева, и др. // ФТП. - 2004. - Т.38. - № 4. -С. 490-497.

70 Semi-insulating LEC gaas as a material for radiation detectors: materials science issues / A.V. Markov, M.V. Mezhennyi, A.Y. Polyakov, N.B. Smirnov, et. Al. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 2001. - V. A 466.-P. 14-24.

71 GaAs Detectors for Radiation monitoring / E. Y. Braylovsky, P. E. Berdnichenko, S. V. Berdnichenko, et.al. // Radiation Protection Dosimetry. — 1999.-V. 85.-P. 197-200.

72 The development of efficient X-ray conversion material for digital mammography / K. Oh, J. Shin, S. Kim, Y. Lee, S. Jeon, J. Kim, S. Nam // 13th International workshop on radiation imaging detectors, 3-7 JULY 2011, Eth Zurich, Switzerland, Published by IOP Publishing for SISSA. - 2012. - P. 8.

73 Sellin P.J. New materials for radiation hard semiconductor detectors / P.J. Sellin, J. Vaitkus // Nuclear instruments & methods in physics research section A - Accllerators spectrometers detectors and associated equipment. -2006. - V. 557. - Is. 2. - p. 479 - 489

74 Время жизни носителей заряда в высокоомном GaAs, легированном диффузией хрома / Д.Л. Будницкий, В.А. Новиков, О.П. Толбанов, И.А, Прудаев // Изв. ВУЗов. Физика. - 2008. - Т. 51. - № 5. - С. 84-88.

75 Косяченко Л. А. Поглощательная способность полупроводников, используемых в производстве солнечных панелей / Л.А. Косяченко, Е.В. Грушко, Т.И. Микитюк // Физика и техника полупроводников. - 2012. - Т 46.-№4.-С. 482-486.

76 Микростриповые детекторы на основе N-кремния ЗТМК / В.И. Кулибаба, Н.И. Маслов, В.Д.Овчинник, и др. // Вопросы атомной науки и техники Серия: Ядерно-физические исследования. - 1999. - Т. 33. - № 1. -С. 42-43.

77 Lindstrom G. Radiation hardness of silicon detectors - a challenge from high-energy physics / G. Lindstrom, M. Moll, E. Fretwurst // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A. - 1999. - V. 426. - Is. 1. - P 1-15.

78 Sellin PJ. Thick film compound semiconductors for X-ray imaging applications // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. - 2006. -V. 563.-P. 1-8.

79 Zaletin V.M. Development of semiconductor detectors based on wide-gap materials // Atomic Energy. - 2004. - V. 97. - Is. 5. - p. 773-780.

80 Исследование радиационной стойкости детекторов ионизирующих излучений на основе CdTe И CdZnTe / В.Е. Кутний, А.В. Рыбка, И.М. Прохорец и др. // Вопросы атомной науки и техники. Серия: «Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение». — 2000. — №4.-С. 212-214.

81 Electronic properties of traps induced by c-irradiation in CdTe and CdZnTe detectors / A. Cavallini, B. Fraboni, P. Chirco, et al. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A. - 2000. - V. 448. - P 558-566.

82 Development of GaAs Detectors at the RWTH Aachen / Th. Kubicki, K. Liibelsmeyer, J. Ortmanns, M. Toporowsky, W. J. Xiao // International Conference on Large Scale Applications and Radiation Hardnees of Semiconductor Detectors, Florence, Italy, July 7th-9th, 1993. - 15 p.

83 Radiation Response of a Semi-insulating GaAs Semiconductor Detector for Charged Particle at Variable Operating Temperature / S.M. Kang, J. Ho Ha, S.-H. Park, H.S. Kim, N.H. Lee, Y.K. Kim // Progress in nuclear science and technology. - 2011. - V. 1. - P. 282-284.

84 Burrows I. GaAs ICS: The Future has Arrived // Semiconductor International. - 1999. - 22. - Is. 4. - P. 81-85.

85 Нам И.Ф. Разработка и исследование блока детектирования на основе твердотельных арсенид галлиевых детекторов для малодозовых маммографических аппаратов : автореф. дис. к.т.н. / И.Ф. Нам - Томск, 2011.-20 с.

86 Galapad (GaAs LArge Pixel Array Detector) [Electronic resource] // DESY Photon Science. - Electronic data. - Germany, 2013. - URL:

145

http://photon-

science.desy.de/research/technical_groups/detectors/projects/galapad/index_eng.h tml (access date: 08.10.2013).

87 GaAs Resistor structures for X-ray Imaging Detectors / Ayzenshtat G.I., Budnitsky D.L., Koretskaya O.B., Okaevich L.S., Potapov A.I., Tolbanov O.P., Tyazhev A.V., Novikov V.A., Vorobiev A.P. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. - 2002. - T. 487. - № 1-2. -C. 96-101.

88 GaAs Radiation Imaging Detectors with an Active Layer Thickness up to 1 mM / Tyazhev A.V., Budnitsky D.L., Koretskay O.B., Novikov V.A., Okaevich L.S., Potapov A.I., Tolbanov O.P., Vorobiev A.P. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. - 2003. - V. 509. - № 1-3. -p. 34-39.

89 Лежнева T.M. Арсенидгаллиевая технология пиксельных детекторов рентгеновского излучения для медицинских целей / Т.М. Лежнева, Р.Г. Мелкадзе, Л.В. Хведелидзе // Микроэлектроника. - 2005. - Т. 34.-№4.-С. 274-290.

90 Study of gaas detectors characteristics for medical imaging / S.R. Amendolia, M.G. Bisogni, A. Cola, P. Delogu, et al. // Nuclear Science Symposium Conference Record, 2001 IEEE. - 2001. - V. 4. - 2321 - 2325.

91 Buttar C.M. GaAs detectors - A review // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. - 1997. - V. A395. - Is. 1. - P. 1-8.

92 Тобанов О.П. Детекторы ионизирующих излучений на основе компенсированного арсенида галлия // Вестник Томского государственного университета - 2005. -№ 285. - С. 155-163.

93 Прикладная электролюминесценция / О.Н. Казанкин, И.Я. Лямичев, Ю.Н.Николаев, И.Н. Орлов, Ф.В. Сорокин, Н.И. Таборко, М.В. Фок. - М.: Сов. Радио, 1974, - 416 с.

94 Neyts К. Space charge and light generation in SrS:Ce thin film electroluminescent / K. Neyts, E. Soininen // IEEE transactions on electron devices. - 1995. V. 42. - № 6. - p. 1086-1092.

95 Minami T. Thin-film oxide phosphors as electroluminescent materials // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. - 1999. - Vol. 560. - p. 47-58.

96 Kale A. Alternating current thin film electroluminescence in the near infrared from zinc sulfide doped with rare earths.: A Dissertation / Florida: University of Florida, 2003. - p. 155.

97 Destriau G.J. Scintillations of zinc sulfides with alpha-rays // J. Chimie Physique. 1936. - V. 33. - 587 p.

98 Шуберт Ф. Светодиоды / Пер с англ. под ред. А.Э. Юновича. - 2-е изд. - М.: Физматлит, 2008. - 496 с.

99 Советский энциклопедический словарь. / гл. ред. A.M. Прохоров. -М.: «Сов. энциклопедия», 1988. - 1600 с.

100 Электролюминесцентные источники света / под ред. И.К. Верещагина, М.: Энергоатомиздат, 1990. - 168 с.

101 Smith D.H. Modeling а. с. thin-film electroluminescent devices //J.Luminescence. 1981. - V.23. - №1. - p.209-235.

102 Георгобиани A.H. Электролюминесценция полупроводников и полупроводниковых структур // Соросовский образовательный журнал. -2000. - Т. 6. - № з. _ с. 105-111.

103 Performance of DC EL Coevaporated ZnS:Mn,Cu low voltage devices / M. I. Abdalla, J. Thomas, A.Brenac, J.-P. Noblanc // IEEE Transaction devices. - 1981. - V. 28. - № 6. - p. 694 - 704.

104 Физические основы работы полупроводниковых детекторов ионизирующих излучений: Методическое пособие / Сост.: О.П. Толбанов-Томск, 2003. - 19 с.

105 Trammell R. The effects of carrier trapping in semiconductor gamma-ray spectrometers / R. Trammell, F.J. Walter // Nucl. Instr. and Methods - 1969. -V. A76.-P. 317-321.

106 Кэрролл Дж. СВЧ-генераторы на горячих электронах. - М.:Мир, 1972.-316 с.

107 High brightness ZnS and GaN electroluminescent devices using PZT thick dielectric layers / Munasinghe C., Heikenfeld J., Dorey, R., Whatmore R. et.al. // Electron Devices, IEEE Transactions on. - 2005. - V. 52. - Is. 2. - p. 194203.

108 Пайпер В. Электролюминесценция / В. Пайпер, Ф. Вильяме // Успехи физических наук. - 1960. - Т 70. - № 4. - С. 621 - 677.

109 Мохов С.Н. Синтез и люминесценция гетерофазной системы на основе сульфидов цинка и меди.: Диссертация / Ставрополь: Ставропольский гос. ун-т, 2005. - 142 с.

110 Диффузия хрома в GaAs в открытой системе / М.В. Ардышев, И.А. Прудаев, О.П. Толбанов, С.С. Хлудков // Неорганические материалы. -2008. — Т.44. - №9. — С. 1036-1040.

111 Хлудков С. С. Влияние состояния вакансионного равновесия на процессы диффузии примеси хрома в арсениде галлия // ФТП. - 2008. -Т.42. - №3. — С.378-382.

112 Мосс Т., Баррел Г., Эллис Б. Полупроводниковая оптоэлектроника: Пер. С англ. - М.: Мир, 1976. - 432 с

113 Исследование поглощения ИК излучения в компенсированном арсениде галлия: отчет по производственной практике / Томский гос. ун-т ; рук. Будницкий Д.Л.; исполн.: Горлов А.И. - Томск, 2004.-52с.

114 Гурин Н.Т. Влияние возбуждающего напряжения на яркость свечения тонкопленочных излучателей / Н.Т. Гурин, Щ.Б. Сабитов // Журнал технической физики. - 1999. - Т. 69. - № 2. - С. 64-69.

115 Fuh Andy Y. G. Studies of the Electra-Optical Characteristics of Memory-Type ZnS:Mn Electroluminescent Devices: Temperature and Thickness Effects / Y. G. Fuh Andy, C.R. Sheu // Chinese Jornal of Physics. - 1993. - V. 31. - № 2. - P. 277-284.

116 How ZnS:Mn Layer Thickness Contributes to the Performance of AC Thin-Film EL Devices Grown by Atomic Layer Epitaxy (ALE) / R.O. Tornqvist, J. Antson, J. Skarp, V. P. Tanninen // IEEE Transactions on Electron Devices. -1983. - V. Ed-30. - №5. - P. 468 - 471.

117 The Relation Between Luminous Properties and Oxygen Content in ZnS:TbOF Thin-Film Electroluminescent Devices Fabricated by Radio-Frequency Magnetron Sputtering Metod / C.W. Wang, J.Y. Liao, Y.-K. Su, M. Yokoyama // IEEE Transactions on Electron Devices. - 1998. - Vol. - 45. - № 4. -p. 757-762.

118 Shiban K. Tiku Choice of Dielectrics for TFEL Display / K. Tiku Shiban, C. Gregory // IEEE Transactions on Electron Devices. - 1984. - Vol. Ed 31. -№ 1. - p. 105- 108.

119 Okamoto K. Low-TreshoId-Voltage Thin-Film Electroluminescent Devices / K. Okamoto, Y. Nasu, Y. Hamakawa // IEEE Transactions on Electron Devices. - 1981. - Vol. Ed 28. - № 6. - p. 698 - 702.

120 A Novel TFEL Device Using a High-Dielectric-Constant Multilayer Ceramic Substrate / Y. Sano, K. Nunomura, N. Koyama, H. Sakuma, K. Utsumi // IEEE Transactions on Electron Devices. - 1986. - Vol. Ed-33. - № 8. - p. 1155 -1158.

121 Веревкин Ю.Н. Деградационные процессы в электролюминесценции твердых тел. - JL: Наука, Ленингр. отд-ние, 1983. -122с.

122 Двумерный преобразователь ИК-излучения на основе арсенида галлия: отчет о НИР (промежуточ.) / Томский гос. Университет; рук. Т.М. Яскевич. - Томск, 2011. - 37 с. - № ГР 14.740.11.0499.- Инв. № 02201155941

123 Сивухин Д.В. Электричество: Учебное пособие: Для вузов: В 2 ч. Часть вторая. - 3-е изд. - М.: Наука. Физматлит, 1996. - 320 с. (Общий курс физики: В 5 т. T. III.; Ч. 2).

124 Яворский Б.М., Детлаф A.A. Физика: Для школьников старших классов и поступающих в вузы: Учеб. Пособие. - 3-е изд., испр. - М.: Дрофа, 2000. - 800 с.

125 Осипов Ю.М. Частотный и временной анализ стационарных и переходных характеристик линейных электрических цепей // Учебное пособие по курсам электротехники и ТОЭ. Ч. 2. - СПб: СПбГИТМО (ТУ), 2002-99 с.

126 Радиационно-стойкие координатные детекторы на основе GaAs полуизолирующих наноструктур для современных ядерно-физических экспериментов: отчет о НИР (промежуточ.) / Томский гос. Университет; рук. Д.Л. Будницкий. - Томск, 2011. - 75 с. - № ГР П886. - Инв. № 02201159211

127 Создание полуизолирующего арсенида галлия, модифицированного примесными нанокластерами: отчет о НИР (промежуточ.) / Томский гос. Университет; рук. В.А. Новиков. - Томск, 2011. - 100 с. -№ П988. - Инв. № 02201160495