三维沟槽电极硅探测器器件性能仿真

发布时间：2020-05-16 06:20

【摘要】：硅探测器是是一种最通用的半导体探测器,以硅为探测介质,主要用作辐射探测器。硅探测器具有灵敏度高、响应速度快、抗辐照性能强、易于集成等特点,在高能粒子探测与X光检测等领域有重要应用价值。三维沟槽电极硅探测器是美国布鲁克海文国家实验室在2009年提出的。这种探测器的两种电极(沟槽电极和中央柱状电极)都是通过蚀刻、离子注入的方法在硅体中形成的,它的一个电极以沟槽的形式围绕在另一个电极外面,如果用这种结构制作一个探测器阵列,探测器的电场分布更均匀,并且每一个单元不会受其他单元的影响。三维沟槽电极硅探测器自从被提出以后,还没有系统地对其I-V、C-V等电学特性进行仿真研究。本文以方形的三维沟槽电极硅探测器为研究对象,通过器件仿真,对其电场分布、漏电流、击穿电压、电容、全耗尽电压等进行了系统全面的研究,并将仿真结果与传统三维柱状电极硅探测器进行对比,探讨三维沟槽电极硅探测器的优势与不足之处,同时尝试改变其结构,以获得更好的器件性能。具体的研究内容与结果如下:1.给三维沟槽电极硅探测器单元施加直流信号,通过改变掺杂浓度来模拟不同的辐照强度,获得该辐照强度下的电流-电压特性曲线,然后分析在不同电压条件下漏电流的大小,获得三维沟槽电极硅探测器的击穿电压。通过改变表面电荷密度,来获得不同表面电荷密度下的表面击穿电压。2.给三维沟槽电极硅探测器单元施加低频交流信号,获得其在不同辐照强度下的电容-电压曲线,通过对曲线的处理,可以获得三维沟槽电极硅探测器在不同辐照强度下的全耗尽电压,研究其变化趋势。通过改变三维沟槽电极硅探测器收集电极长度以及电极截面大小来寻找更小电容的结构。3.为了确认三维沟槽电极硅探测器性能的优越性,我们仿真了一个相似大小的三维柱状电极硅探测器,并对电学性能,包括电场分布、漏电流、电容、全耗尽电压等进行了比较。这些仿真结果为实际探测器设计提供了依据。
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TL814

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本文编号：2666307