پژوهش های نوین فیزیک

طراحی و ساخت آشکارساز تابش آلفای سیلیکونی با ساختار P-I-N

نویسندگان

محمد دارایی 1
محمد اسمعیل عظیم عراقی 1
مهدی صادقی 2
سید علی هاشمی زاده 3

1 دانشگاه خوارزمی

2 دانشگاه علوم پزشکی

3 دانشگاه پیام نور

https://doi.org/10.61882/jmrph.7.1.71
چکیده
در این مقاله به فرآیند طراحی و ساخت فوتودیود سیلیکونی با ساختار PIN برای آشکارسازی تابش آلفا پرداخته شده است. قدرت تفکیک انرژی یکی از پارامترهای مهم در اینگونه آشکارسازها می‌باشد، افزایش قدرت تفکیک انرژی آشکارساز منوط به کاهش جریان نشتی فوتودیود ساخته شده می‌باشد. لذا یکی از اهداف بسیار مهم در این تحقیق، طراحی و انجام فرآیند ساخت فوتودیودی می‌باشد که دارای جریان نشتی پایین و قدرت تفکیک انرژی بالا باشد. آشکارسازهای مورد مطالعه در این مقاله پس از اتمام فرآیند ساخت، مورد اندازه‌گیری مشخصات الکترونیکی نظیر جریان – ولتاژ و خازن – ولتاژ و همچنین تست تابش ذرات آلفا از چشمه ی 241Am قرار گرفتند که طیف پاسخ به تابش آلفای بسیار عالیی از آن استخراج گردید.

کلیدواژه‌ها

آشکارساز تابش
فوتودیود سیلیکونی با ساختار PIN
مشخصات I-V و C-V
طیف آلفا

عنوان مقاله English

Design and Fabrication of a Silicon PIN Diode for Alpha Radiation Detection

نویسندگان English

Mohammad Daraee 1
Mohammad Esmail Azimaraghi 1
Mahdi Sadeghi 2
Seyed Ali Hashemizadeh 3
1 Faculty of physics, Kharazmi University
2 Iran University of Medical Sciences
3 Payam Noor University
چکیده English

In this article, The silicon-based PIN-type photodiode were designed and fabricated for alpha radiation detection. The energy resolution is one of the most important parameters in this type of detectors; the increase in energy resolution depends on the reduction of the fabricated photodiode dark leakage current. So one of the most important goals in this research is Design and Fabrication of photodiode with low leakage current and high energy resolution. The C-V and I-V electrical tests and the 241Am alpha spectrum measurement are carried out after the completion of the manufacturing process and an excellent spectral response was observed.

کلیدواژه‌ها English

Radiation detector
Silicon PIN photodiode
I-V
C-V characteristics
Spectral response
F. Iachello and A. Arima, The Interacting Boson Model (Cambridge U. Press, Cambridge, 1987). [DOI:10.1017/CBO9780511895517]
2. F. Iachello and R. D. Levine, Algebraic Theory of Molecules, (Oxford U. Press, Oxford, 1995). [DOI:10.1093/oso/9780195080919.001.0001]
3. R. Bijker and F. Iachello, Nucl. Phys. A 957 (2017) 154. [DOI:10.1016/j.nuclphysa.2016.08.008]
4. J. A. Wheeler, Phys. Rev. 52 (1937) 1083. 10.1103/PhysRev.52.1123 10.1103/PhysRev.52.1107 [DOI:10.1103/PhysRev.52.1083]
5. L. R. Hafstad, E. Teller, Phys. Rev. 54 (1938) 681. [DOI:10.1103/PhysRev.54.681]
6. D. M. Dennison, Phys. Rev. 96 (1954) 378. [DOI:10.1103/PhysRev.96.378]
7. S. L. Kameny, Phys. Rev. 103 (1956) 358. [DOI:10.1103/PhysRev.103.358]
8. K. Wildermuth, T. Kanellopoulos, Nucl. Phys. A 7 (1958) 150. [DOI:10.1016/0029-5582(58)90245-1]
9. W. von Oertzen, M. Freer, Y. Kanada-En'yo, Phys. Rep. 432 (2006) 43. [DOI:10.1016/j.physrep.2006.07.001]
10. Y. Kanada-En'yo, Prog. Theor. Phys. 117 (2007) 655. [DOI:10.1143/PTP.117.655]
11. M. Chernykh, H. Feldmeier, T. Neff, P. von Neumann-Cosel, A. Richter, Phys. Rev. Lett. 98 (2007) 032501. [DOI:10.1103/PhysRevLett.98.032501] [PMID]
12. Y. Funaki, H. Horiuchi, W. von Oertzen, G. Roepke, P. Schuck, A. Tohsaki, T. Yamada, Phys. Rev. C 80 (2009) 064326. [DOI:10.1103/PhysRevC.80.064326]
13. E. Epelbaum, H. Krebs, T.A. Lähde, D. Lee, U.-G. Meißner, G. Rupak, Phys. Rev. Lett. 112 (2014) 102501. [DOI:10.1103/PhysRevLett.112.102501] [PMID]
14. R. Bijker, F. Iachello, Prog. Part. Nucl. Phys. 110 (2020) 103735. [DOI:10.1016/j.ppnp.2019.103735]
15. F. Iache|lo and A. D. Jackson, Phys. Lett. B 108 (1982) 151. [DOI:10.1016/0370-2693(82)91162-5]
16. A. Arima and F. Iachello, Ann. Phys. (NY) 99 (1976) 253. [DOI:10.1016/0003-4916(76)90097-X]
17. F. Iachello and R.D. Levine, J. Chem. Phys. 77 (1982) 3046. [DOI:10.1063/1.444228]
18. F. Iachello, Nucl. Phys. A 396 (1983) 233. [DOI:10.1016/0375-9474(83)90022-2]
19. H. J. Daley and F. Iachello, Phys. Lett. B 131 (1983) 281. [DOI:10.1016/0370-2693(83)90498-7]
20. F. Iachello, N. C. Mukhopadhyay and L. Zhang, Phys. Rev. D 44 (1991) 898. 10.1103/PhysRevD.44.898 [DOI:10.1103/PhysRevA.44.898] [PMID]
21. F. Iachello and D. Kusnezov, Phys. Rev. D 45 (1992) 4156. [DOI:10.1103/PhysRevD.45.4156] [PMID]
22. R. Bijker, F. Iachello and A. Leviatan, Ann. Phys. (N.Y.) 284 (2000) 89. [DOI:10.1006/aphy.2000.6064]
23. P.O. Hess, L. J. Chávez-Nuñez, EPJ A. 57 (2021) 146. [DOI:10.1140/epja/s10050-021-00460-5]
24. D. S. Lohr-Robles, G. E. Morales-Hernández, E. Lopez-Moreno, P.O. Hess, Nucl. Phys. A. 1030 (2023) 122589. [DOI:10.1016/j.nuclphysa.2022.122589]
25. W. von Oertzen, Z. Phys. A 354 (1996) 37. [DOI:10.1007/s002180050010]
26. B. Imanishi, W. von Oertzen, Phys. Rep. 155 (1987) 29. [DOI:10.1016/0370-1573(87)90101-3]
27. W. von Oertzen, H. Bohlen, Phys. Rep. 19 (1975) 1. [DOI:10.1016/0370-1573(75)90054-X]
28. R. Bijker and F. Iachello, Phys. Rev. Lett 112 (2014) 152501. [DOI:10.1103/PhysRevLett.112.152501] [PMID]
29. T. Neff, H. Feldmeier, and R. Roth, Nucl. Phys. A 752 (2005) 321. [DOI:10.1016/j.nuclphysa.2005.02.092]
30. V. Della Roccaa, R. Bijker, F. Iachello, Nucl. Phys. A 966 (2017) 158. [DOI:10.1016/j.nuclphysa.2017.06.032]
31. R. Bijker and F. Iachello, Prog. Part. Nucl. Phys. 110 (2020) 103735. [DOI:10.1016/j.ppnp.2019.103735]
32. R. Bijker, Phys. Scr. 91 (2016) 073005. [DOI:10.1088/0031-8949/91/7/073005]
33. V. Dell Rocca, F. Iachello, Nucl. Phys. A 973 (2018) 1. [DOI:10.1016/j.nuclphysa.2018.02.003]
34. A. leviathan and M. W. Kirson, Ann. Phys (N. Y.) 188 (1988) 142. [DOI:10.1016/0003-4916(88)90093-0]
35. O. S. Roosmalen, Algebraic Description of nuclear and Molecular Rotation-Vibration spectra (Pd.D. Thesis, Groningen,The Netherlands) (1982).
36. F. Pan, J. Draayer, Nucl. Phys. A 636 (1998) 156. [DOI:10.1016/S0375-9474(98)00207-3]
37. F. Pan, X. Zhang, J. Draayer, J. Phys. A 35 (2002) 7173. [DOI:10.1088/0305-4470/35/33/313]
38. F. Iachello, Chem. Phys. Lett. 78 (1981) 581. [DOI:10.1016/0009-2614(81)85262-1]
39. O. S. Van Roosmalen, F. Iachello, R. D. Levine, and A. E. L. Dieperink, J. Chem. Phys. 79 (1983) 2515. [DOI:10.1063/1.446164]
40. E. Santopinto, R. Bijker, and F. Iachello, J. Math. Phys. 37 (1996) 2674. [DOI:10.1063/1.531689]
41. F. Pan and Y.F. Cao, J. Math. Phys. 29 (1988) 2384. [DOI:10.1063/1.528122]
42. S. Okabe, Y. Abe, H. Tanaka, Prog. Theor. Phys. 57 (1977) 866. [DOI:10.1143/PTP.57.866]
43. S. Okabe, Y. Abe, Prog. Theor. Phys. 61 (1979) 1049. [DOI:10.1143/PTP.61.1049]
44. F. Iachello, A. Arima, Phys. Lett. B 53 (1974) 309. [DOI:10.1016/0370-2693(74)90389-X]
45. D.R. Tilley et al, Nucl. Phys. A 745 (2004) 155. [DOI:10.1016/j.nuclphysa.2004.09.059]
46. F. Ajzenberg-seloven, Nucl. Phys. A 248 (1975) 1. [DOI:10.1016/0375-9474(75)90211-0]
47. F. Ajzenberg-seloven, Nucl. Phys. A 152, (1970) 1. [DOI:10.1016/0375-9474(70)90002-3]
48. D.R. Tilley, H.R. Weller, CM. Cheves, Nucl. Phys. A 565 (1993) 1. 10.1016/0375-9474(93)90073-7 [DOI:10.1016/0375-9474(93)90024-R]
49. F. Ajzenberg-seloven, Nucl. Phys. A 375 (1982) 1. [DOI:10.1016/0375-9474(82)90538-3] []
F. Iachello and A. Arima, The Interacting Boson Model (Cambridge U. Press, Cambridge, 1987). [DOI:10.1017/CBO9780511895517]
2. F. Iachello and R. D. Levine, Algebraic Theory of Molecules, (Oxford U. Press, Oxford, 1995). [DOI:10.1093/oso/9780195080919.001.0001]
3. R. Bijker and F. Iachello, Nucl. Phys. A 957 (2017) 154. [DOI:10.1016/j.nuclphysa.2016.08.008]
4. J. A. Wheeler, Phys. Rev. 52 (1937) 1083. 10.1103/PhysRev.52.1123 10.1103/PhysRev.52.1107 [DOI:10.1103/PhysRev.52.1083]
5. L. R. Hafstad, E. Teller, Phys. Rev. 54 (1938) 681. [DOI:10.1103/PhysRev.54.681]
6. D. M. Dennison, Phys. Rev. 96 (1954) 378. [DOI:10.1103/PhysRev.96.378]
7. S. L. Kameny, Phys. Rev. 103 (1956) 358. [DOI:10.1103/PhysRev.103.358]
8. K. Wildermuth, T. Kanellopoulos, Nucl. Phys. A 7 (1958) 150. [DOI:10.1016/0029-5582(58)90245-1]
9. W. von Oertzen, M. Freer, Y. Kanada-En'yo, Phys. Rep. 432 (2006) 43. [DOI:10.1016/j.physrep.2006.07.001]
10. Y. Kanada-En'yo, Prog. Theor. Phys. 117 (2007) 655. [DOI:10.1143/PTP.117.655]
11. M. Chernykh, H. Feldmeier, T. Neff, P. von Neumann-Cosel, A. Richter, Phys. Rev. Lett. 98 (2007) 032501. [DOI:10.1103/PhysRevLett.98.032501] [PMID]
12. Y. Funaki, H. Horiuchi, W. von Oertzen, G. Roepke, P. Schuck, A. Tohsaki, T. Yamada, Phys. Rev. C 80 (2009) 064326. [DOI:10.1103/PhysRevC.80.064326]
13. E. Epelbaum, H. Krebs, T.A. Lähde, D. Lee, U.-G. Meißner, G. Rupak, Phys. Rev. Lett. 112 (2014) 102501. [DOI:10.1103/PhysRevLett.112.102501] [PMID]
14. R. Bijker, F. Iachello, Prog. Part. Nucl. Phys. 110 (2020) 103735. [DOI:10.1016/j.ppnp.2019.103735]
15. F. Iache|lo and A. D. Jackson, Phys. Lett. B 108 (1982) 151. [DOI:10.1016/0370-2693(82)91162-5]
16. A. Arima and F. Iachello, Ann. Phys. (NY) 99 (1976) 253. [DOI:10.1016/0003-4916(76)90097-X]
17. F. Iachello and R.D. Levine, J. Chem. Phys. 77 (1982) 3046. [DOI:10.1063/1.444228]
18. F. Iachello, Nucl. Phys. A 396 (1983) 233. [DOI:10.1016/0375-9474(83)90022-2]
19. H. J. Daley and F. Iachello, Phys. Lett. B 131 (1983) 281. [DOI:10.1016/0370-2693(83)90498-7]
20. F. Iachello, N. C. Mukhopadhyay and L. Zhang, Phys. Rev. D 44 (1991) 898. 10.1103/PhysRevD.44.898 [DOI:10.1103/PhysRevA.44.898] [PMID]
21. F. Iachello and D. Kusnezov, Phys. Rev. D 45 (1992) 4156. [DOI:10.1103/PhysRevD.45.4156] [PMID]
22. R. Bijker, F. Iachello and A. Leviatan, Ann. Phys. (N.Y.) 284 (2000) 89. [DOI:10.1006/aphy.2000.6064]
23. P.O. Hess, L. J. Chávez-Nuñez, EPJ A. 57 (2021) 146. [DOI:10.1140/epja/s10050-021-00460-5]
24. D. S. Lohr-Robles, G. E. Morales-Hernández, E. Lopez-Moreno, P.O. Hess, Nucl. Phys. A. 1030 (2023) 122589. [DOI:10.1016/j.nuclphysa.2022.122589]
25. W. von Oertzen, Z. Phys. A 354 (1996) 37. [DOI:10.1007/s002180050010]
26. B. Imanishi, W. von Oertzen, Phys. Rep. 155 (1987) 29. [DOI:10.1016/0370-1573(87)90101-3]
27. W. von Oertzen, H. Bohlen, Phys. Rep. 19 (1975) 1. [DOI:10.1016/0370-1573(75)90054-X]
28. R. Bijker and F. Iachello, Phys. Rev. Lett 112 (2014) 152501. [DOI:10.1103/PhysRevLett.112.152501] [PMID]
29. T. Neff, H. Feldmeier, and R. Roth, Nucl. Phys. A 752 (2005) 321. [DOI:10.1016/j.nuclphysa.2005.02.092]
30. V. Della Roccaa, R. Bijker, F. Iachello, Nucl. Phys. A 966 (2017) 158. [DOI:10.1016/j.nuclphysa.2017.06.032]
31. R. Bijker and F. Iachello, Prog. Part. Nucl. Phys. 110 (2020) 103735. [DOI:10.1016/j.ppnp.2019.103735]
32. R. Bijker, Phys. Scr. 91 (2016) 073005. [DOI:10.1088/0031-8949/91/7/073005]
33. V. Dell Rocca, F. Iachello, Nucl. Phys. A 973 (2018) 1. [DOI:10.1016/j.nuclphysa.2018.02.003]
34. A. leviathan and M. W. Kirson, Ann. Phys (N. Y.) 188 (1988) 142. [DOI:10.1016/0003-4916(88)90093-0]
35. O. S. Roosmalen, Algebraic Description of nuclear and Molecular Rotation-Vibration spectra (Pd.D. Thesis, Groningen,The Netherlands) (1982).
36. F. Pan, J. Draayer, Nucl. Phys. A 636 (1998) 156. [DOI:10.1016/S0375-9474(98)00207-3]
37. F. Pan, X. Zhang, J. Draayer, J. Phys. A 35 (2002) 7173. [DOI:10.1088/0305-4470/35/33/313]
38. F. Iachello, Chem. Phys. Lett. 78 (1981) 581. [DOI:10.1016/0009-2614(81)85262-1]
39. O. S. Van Roosmalen, F. Iachello, R. D. Levine, and A. E. L. Dieperink, J. Chem. Phys. 79 (1983) 2515. [DOI:10.1063/1.446164]
40. E. Santopinto, R. Bijker, and F. Iachello, J. Math. Phys. 37 (1996) 2674. [DOI:10.1063/1.531689]
41. F. Pan and Y.F. Cao, J. Math. Phys. 29 (1988) 2384. [DOI:10.1063/1.528122]
42. S. Okabe, Y. Abe, H. Tanaka, Prog. Theor. Phys. 57 (1977) 866. [DOI:10.1143/PTP.57.866]
43. S. Okabe, Y. Abe, Prog. Theor. Phys. 61 (1979) 1049. [DOI:10.1143/PTP.61.1049]
44. F. Iachello, A. Arima, Phys. Lett. B 53 (1974) 309. [DOI:10.1016/0370-2693(74)90389-X]
45. D.R. Tilley et al, Nucl. Phys. A 745 (2004) 155. [DOI:10.1016/j.nuclphysa.2004.09.059]
46. F. Ajzenberg-seloven, Nucl. Phys. A 248 (1975) 1. [DOI:10.1016/0375-9474(75)90211-0]
47. F. Ajzenberg-seloven, Nucl. Phys. A 152, (1970) 1. [DOI:10.1016/0375-9474(70)90002-3]
48. D.R. Tilley, H.R. Weller, CM. Cheves, Nucl. Phys. A 565 (1993) 1. 10.1016/0375-9474(93)90073-7 [DOI:10.1016/0375-9474(93)90024-R]
49. F. Ajzenberg-seloven, Nucl. Phys. A 375 (1982) 1. [DOI:10.1016/0375-9474(82)90538-3] []

صفحه اصلی

راهنمای نویسندگان

ارسال مقاله

داوران

تماس با ما