Temperature dependencies of current-voltage characteristics of GaAs:Cr

Characterization of chromium compensated GaAs as an X-ray sensor material for charge-integrating pixel array detectors

“…Measurements were done using a contactless measurement technique [21,22] at room temperature.Since the sensors are fabricated as photoresistors, the dark current is comparatively high and depends strongly on bias and temperature [23]. While this is not much of a problem for most photon counting detectors like the Medipix3 [18], it is an important parameter for integrating detectors, like the one used in this study.The mobility of electrons and holes and their lifetimes was measured at TSU to be 2500 cm 2 /Vs and 40 ns for electrons and 165 cm 2 /Vs and 1.1 ns for holes [22,23].Given the sensor thickness of 500 µm and a bias voltage of 200 V, we expect more than 88 % of electrons to reach the readout electrode before being trapped2, however the probability of holes reaching the electrode before being trapped is practically zero. Even though the small pixel effect [24] works in our favor if we collect electrons, we still expect a noticeable effect from the trapping and detrapping of holes.Discussing the theory behind these expected effects is beyond the scope of this paper.…”

Нелинейность вольт-амперных характеристик однородных компенсированных детекторных структур из GaAs

“…Как правило, данные участки в эксперименте не наблюдаются (выходят за пределы режимов эксплуатации детекторов). Участки 1−3 практически всегда наблюдаются в экспериментах с разной степенью выраженности, за одним исключением: в эксперименте на участке 3 фиксируют слабую сверхлинейность [1,2,5], которая, на наш взгляд, может быть связана либо с эффектом разогрева детектора, либо с током утечки по поверхности.…”

“…Отметим, что полученный результат принципиально отличается от представлений о наличии барьеров Шоттки, ограничивающих ток в детекторных структурах [5]. Область пространственного заряда такого барьера, созданная ионизированными донорами, практически не расширяется при приложении напряжения, так как в неравновесных условиях проводимость обусловлена дырками (для материала p-типа барьер приводит к обогащению по основным носителям -дыркам).…”

“…В итоге распределение напряженности поля становится неоднородным, а вольт-амперные характеристики (ВАХ) -нелинейными. Экспериментальные результаты [1,2,5] показали, что детекторные структуры, легированные Cr, имеют более линейную ВАХ (иногда линейную в пределах малой погрешности измерений, не превышающей единиц процентов). По этой причине такие детекторы имеют преимущества, так как позволяют создать толстый чувствительный слой (до нескольких миллиметров) с однородным распределением напряженности электрического поля величиной 1−10 kV/cm [1].…”

“…Не установлены и технологические параметры, влияющие на степень нелинейности ВАХ. Имеющиеся аналитические модели описывают подобные структуры как последовательное соединение встречно включенных барьеров Шоттки со стороны анода и катода, а также объемного сопротивления компенсированного материала детектора [2,5]. Однако такое представление не учитывает особенностей перезарядки глубоких центров Cr и EL2, концентрация которых в детекторах достигает 10 16…”