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188宝金博页面版: 蒙特卡罗思想结合有限元方法对CdZnTe共面栅核探测器的模拟及工艺研究_(精品论文)

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内容提示: 上海大学硕士学位论文摘要CdZnTe( CZT) 赝二元化合物半导体材料由于有着较高的平均原子序数和较大的禁带宽度,由此基于CZT材料的核辐射探测器具有较高的探测效率和较好的能量分辨率,广泛应用于如Y射线探测和成像装置,在国家安全防务、核探测、核控制、天体物理以及医学等领域具有巨大的应用前景。CZT中空穴的输运性能较差,会降低传统平板器件的探测效率和能量分辨率,采用共面栅结构的CZT探测器可以克服空穴收集的问题,提高器件豹性能。本论文着重研究了采用蒙特卡罗方法结合有限元模拟对CZT核辐射探测器进行模拟的方法以及实际器件的制各工艺,对CZT共面栅探测...

文档格式:PDF | 页数:144 | 浏览次数:37 | 上传日期:2015-02-02 07:56:02 | 文档星级:
上海大学硕士学位论文摘要CdZnTe( CZT) 赝二元化合物半导体材料由于有着较高的平均原子序数和较大的禁带宽度,由此基于CZT材料的核辐射探测器具有较高的探测效率和较好的能量分辨率,广泛应用于如Y射线探测和成像装置,在国家安全防务、核探测、核控制、天体物理以及医学等领域具有巨大的应用前景。CZT中空穴的输运性能较差,会降低传统平板器件的探测效率和能量分辨率,采用共面栅结构的CZT探测器可以克服空穴收集的问题,提高器件豹性能。本论文着重研究了采用蒙特卡罗方法结合有限元模拟对CZT核辐射探测器进行模拟的方法以及实际器件的制各工艺,对CZT共面栅探测器的阳极进行了优化设计,研究了表面钝化、电极制备等~系列器件工艺条件,并对CZT器件的进行了初步的能谱测试。主要研究内容与结果如下:1.提出了将能用于分析电场分布的有限元( FE) 方法和能用于模拟电荷输运和能谱响应特性的蒙特卡罗M onte Carl o方法结合的思路与具体方法,并编制了衔接软件,在M atl ab平台上实现了有限元计算的非均匀电场数据与蒙特卡罗代码的对接。据了解,目前国内外均只有单独采用有限元等( FE) 宏观模拟或蒙特卡罗、分子动力学等微观模拟,尚未见有应用相类似的方法模拟CZT探测器响应能谱的报道。2.分别采用AN SYS软件计算了CZT共面栅器件内部的二维和三维的电势、电场分布。结果表明:在工艺许可范围内,采用较小的栅宽和沟宽的电极设计有利于提高器件的有效探测体积;通过将次外条收集栅和非收集栅分别加宽一倍可以使两组栅电极的权重势分布在器件宽度上具有良好的均匀性,在理论上有助于CZT共面栅器件在深度和宽度方向上产生的均匀响应特性:增加了用于降低表面漏电流的保护环之后,收集栅与非收集栅分别作用下的权重势分布在非电荷感应区依旧重合,器件侧向(x方向)的权重势分布的均匀性并未收到明显的影响;在偏压一定的条件下,随着器件厚度的增加,电势的边缘效应越明显,电场分布不均匀;在偏压不同的下,电场最大值与外加偏压基本成线性关系。V

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