用于基于Ge的金属氧化物半导体和高纯度探测器的氧化被动膜的界面缺陷特征和低温电气性能
Shengjie Du1, Xiuxia Li2, Menglin Qiu1
1Key Laboratory of Beam Technology of Ministry of Education, College of Nuclear Science and Technology, Beijing Normal University, Beijing 100875, China.
ACS omega
|June 23, 2025
概括
氧化 (GeOxNy) 的被动化有效地减少了设备和高纯度 (HPGe) 探测器的表面缺陷. 这种方法改善了少数载波器的寿命,并提高了能量分辨率,以提高探测器性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 半导体物理 半导体物理
- 设备工程 设备工程
背景情况:
- 基于的设备提供高电子/孔流动性,对于低温检测应用至关重要.
- 高纯度 (HPGe) 探测器提供卓越的射线能量分辨率.
- 表面被动化对冷电子和HPGe探测器来说是一个关键的挑战.
研究的目的:
- 研究氧化 (GeOxNy) 薄膜的被动化机制,以减少设备的表面缺陷.
- 为了优化 GeOxNy 薄膜的制备,使用磁铁子喷射与不同的 O2/N2 比率.
- 评估GeOxNy被动化对Ge-MOS设备和HPGe探测器性能的影响.
主要方法:
- GeOxNy薄膜是通过控制O2/N2气体比率的磁铁喷射来制造的.
- 制造Al/GeOxNy/Ge金属氧化物半导体 (MOS) 装置用于分析表面缺陷.
- 电气特性,接口状态密度 (Dit) 和少数载体寿命在室温和77K时被测量.
- 在被动化后评估了HPGe检测器的泄漏电流和能量分辨率.
主要成果:
- GeOxNy膜有效地减少了表面缺陷,这是通过改进的接口特征所表明的.
- 在GeOxNy/Ge接口的边界陷被确定为77K时接口状态密度增加的主要原因.
- 实现了16.588微秒的最大少数载体寿命,显示出明显的缺陷减少.
- 用GeOxNy被动化的HPGe探测器显示出减少的泄漏电流和增强的能量分辨率.
结论:
- 氧化 (GeOxNy) 作为基于的设备和HPGe探测器的有效被动化层.
- 该研究提供了对优化GeOxNy薄膜用于低表面缺陷应用的见解.
- GeOxNy被动化对推进Ge-MOS设备和提高HPGe探测器性能具有前景.
