Viena iš pagrindinių priežasčių, keičiančių puslaidininkinių prietaisų parametrus, yra elektriškai aktyvūs defektai. Gilieji lygmenys sąlygoja krūvininkų gyvavimo trukmės mažėjimą medžiagoje, todėl blogėja krūvininkų surinkimo koeficientas puslaidininkiniuose detektoriuose, išauga energijos nuostoliai galios prietaisuose bei mažėja šviesos diodų našumas. Elektriškai aktyvių radiacinių bei technologinių defektų charakterizavimas yra aktualus vystant naujų, daugiasluoksnių puslaidininkinių struktūrų formavimo technologijas bei puslaidininkinių detektorių darbo parametrų optimizavimui. Šiame darbe buvo sukurta nesąlytinė laike išskirtosios spektroskopijos metodika giliųjų lygmenų puslaidininkinėse struktūrose įvertinimui kambario temperatūroje. Ši metodika įgalina sinchroniškai kontroliuoti gaudyklių aktyvacijos energiją ir krūvininkų gyvavimo trukmę. Sukurtas, išbandytas ir sukalibruotas mikrobangomis zonduojamo fotolaidumo kinetikų matavimo prietaisas, skirtas krūvininkų gyvavimo trukmės bandinio briaunoje ir plokštumoje įvertinimui bei technologinių procesų kontrolei. Šiais metodais buvo įvertinti defektų parametrai hadronais apšvitintame, įvairiais metodais užaugintame Si. Taip pat įvertinta legiravimo, metalų implantacijos ir apšvitinimų įtaka Ge struktūrų rekombinacijos charakteristikoms. Rekombinacijos parametrų kontrolei apšvitų stabdomais bei skvarbiaisiais hadronais metu buvo sukurta nuotoliniu būdu valdoma matavimų sąranga ir pritaikyta radiacinių defektų tipų ir jų... [toliau žr. visą tekstą] / Electrically active defects are one of the main obstacles to produce high efficiency semiconductor based devices. Deep levels determine the non-radiative recombination processes and deteriorate efficiency of light emitting diodes, charge collection efficiency of radiation detectors and determine high power dissipation of the power devices. This work is addressed to material science and development of contactless measurement technologies for non-invasive defects characterization and identification within modern structures of Si, Ge and GaN by developing the non-destructive techniques. Contactless time resolved techniques for deep levels spectroscopy has been approved for evaluation of defects parameters within irradiated Si and implanted Ge structures. Peculiarities of recombination parameters have been revealed in Ge structures dependent on doping and irradiation. The methodology and instrumentation for the control of recombination parameters during irradiations by penetrative and stopped protons have been proposed, designed and approved. Evolution of densities and of species of the radiation defects during irradiation has been examined and models for fluence dependent variations of density of extended defects are proposed. An impact of dislocation networks on recombination properties has been revealed within strained thin-layered SiGe structures and epitaxial GaN layers. The models for explanation of the interplay of defects in these structures have been proposed in this... [to full text]

Aukštųjų energijų fizikos eksperimentuose plačiai taikomi puslaidininkiniai pin struktūros dalelių detektoriai jonizuojančiosioms dalelėms registruoti. Radiacinė spinduliuotė sukuria defektus medžiagoje ir neigiamai įtakoja detektorių parametrus, todėl būtina charakterizuoti apšvitintus detektorius ieškant būdų, kaip juos patobulinti. Apšvitintų detektorių charakterizavimui taikomi volt-amperinių, volt-faradinių būdingųjų dydžių matavimai ir analizė, giliųjų lygmenų talpinė bei šiluma skatinamų srovių spektroskopija. Tačiau stipriai apšvitintuose detektoriuose, kai defektų koncentracija viršija legirantų koncentraciją bei išauga nuotėkio srovė, šie metodai negali būti taikomi siekiant korektiškai įvertinti radiacinių defektų parametrus. Šiame darbe buvo sukurti modeliai, apibūdinantys slinkties sroves, tekančias detektoriuje dėl elektrinio lauko persiskirstymo keičiantis išorinei įtampai arba elektriniame lauke judant injektuotam krūviui. Šie modeliai buvo pritaikyti naujų metodikų sukūrimui, kurios įgalina įvertinti krūvio pernašos, pagavimo, rekombinacijos/generacijos parametrus stipriai apšvitintuose detektoriuose po apšvitos. Sukurti metodai buvo pritaikyti defektų spektroskopijai ir skersinei žvalgai sluoksninėse struktūrose bei defektų evoliucijos tyrimams apšvitos metu. Disertacijoje pateikti ir aptarti apšvitintų detektorių ir apšvitos metu pasireiškiančios parametrų kaitos rezultatai. Elektronikos grandynuose plačiai naudojami galios pin struktūros diodai, kurie... [toliau žr. visą tekstą] / In high energy physics experiments the semiconductor particle detectors of pin structure are commonly employed for tracking of the ionising particles. However, ionising radiation creates defects and consequently affects the parameters of particle detectors. Therefore, it is necessary to characterize irradiated detectors and search for the new approaches on how to suppress or control the degradation process. Measurements of current-voltage, capacitance-voltage characteristics as well as deep level transient spectroscopy, thermally stimulated currents spectroscopy are employed for the characterization of irradiated particle detectors. At high irradiation fluences when defects concentration exceeds that of dopants, a generation current increases and, thus, the above mentioned techniques can not be applied for the correct evaluation of defect parameters. In this work, models describing displacement currents in detectors due to redistribution of electric field determined by variations of external voltage or a moving charge in electric field are discussed. These models were applied for creation of the advanced techniques which allow evaluating of charge transport, trapping and recombination/generation parameters in heavily irradiated detectors after irradiation. These techniques were applied for the spectroscopy of deep levels associated with defects, for cross-sectional scans within layered junction structures as well as for examination of defects evolution during irradiation. In... [to full text]

In high energy physics experiments the semiconductor particle detectors of pin structure are commonly employed for tracking of the ionising particles. However, ionising radiation creates defects and consequently affects the parameters of particle detectors. Therefore, it is necessary to characterize irradiated detectors and search for the new approaches on how to suppress or control the degradation process. Measurements of current-voltage, capacitance-voltage characteristics as well as deep level transient spectroscopy, thermally stimulated currents spectroscopy are employed for the characterization of irradiated particle detectors. At high irradiation fluences when defects concentration exceeds that of dopants, a generation current increases and, thus, the above mentioned techniques can not be applied for the correct evaluation of defect parameters. In this work, models describing displacement currents in detectors due to redistribution of electric field determined by variations of external voltage or a moving charge in electric field are discussed. These models were applied for creation of the advanced techniques which allow evaluating of charge transport, trapping and recombination/generation parameters in heavily irradiated detectors after irradiation. These techniques were applied for the spectroscopy of deep levels associated with defects, for cross-sectional scans within layered junction structures as well as for examination of defects evolution during irradiation. In... [to full text] / Aukštųjų energijų fizikos eksperimentuose plačiai taikomi puslaidininkiniai pin struktūros dalelių detektoriai jonizuojančiosioms dalelėms registruoti. Radiacinė spinduliuotė sukuria defektus medžiagoje ir neigiamai įtakoja detektorių parametrus, todėl būtina charakterizuoti apšvitintus detektorius ieškant būdų, kaip juos patobulinti. Apšvitintų detektorių charakterizavimui taikomi volt-amperinių, volt-faradinių būdingųjų dydžių matavimai ir analizė, giliųjų lygmenų talpinė bei šiluma skatinamų srovių spektroskopija. Tačiau stipriai apšvitintuose detektoriuose, kai defektų koncentracija viršija legirantų koncentraciją bei išauga nuotėkio srovė, šie metodai negali būti taikomi siekiant korektiškai įvertinti radiacinių defektų parametrus. Šiame darbe buvo sukurti modeliai, apibūdinantys slinkties sroves, tekančias detektoriuje dėl elektrinio lauko persiskirstymo keičiantis išorinei įtampai arba elektriniame lauke judant injektuotam krūviui. Šie modeliai buvo pritaikyti naujų metodikų sukūrimui, kurios įgalina įvertinti krūvio pernašos, pagavimo, rekombinacijos/generacijos parametrus stipriai apšvitintuose detektoriuose po apšvitos. Sukurti metodai buvo pritaikyti defektų spektroskopijai ir skersinei žvalgai sluoksninėse struktūrose bei defektų evoliucijos tyrimams apšvitos metu. Disertacijoje pateikti ir aptarti apšvitintų detektorių ir apšvitos metu pasireiškiančios parametrų kaitos rezultatai. Elektronikos grandynuose plačiai naudojami galios pin struktūros diodai, kurie... [toliau žr. visą tekstą]

In the absence of a fusion neutron source, research on the structural integrity of materials in the fusion environment relies on current fission data and simulation methods. Through investigation of the Fe-Cr system, this detailed study explores the challenges and limitations in the use of currently available radiation sources for fusion materials research. An investigation of ion-irradiated Fe12%Cr using nanoindentation with a cube corner, Berkovich and spherical tip, and micro-cantilever testing with two different geometries, highlighted that the measurement of irradiation hardening was largely dependent on the type of test used. Selected methods were used for the comparison of Fe6%Cr irradiated by ions and neutrons to a dose of 1.7dpa at a temperature of 288°C. Micro-cantilever tests of the Fe6%Cr alloy with beam depths of 400 to 7000nm, identified that size effects may significantly obscure irradiation hardening and that these effects are dependent on radiation conditions. Irradiation hardening in the neutron-irradiated alloy was approximately double that of the ion-irradiated alloy and exhibited increased work hardening. Similar differences in hardening were observed in an Fe5%Cr alloy after ion-irradiation to a dose of 0.6dpa at 400°C and doses rates of 6 x 10^-4dpa/s and 3 x 10^-5dpa/s. Identified by APT, it was shown that increased irradiation hardening was likely to be caused by the enhanced segregation of Cr observed in the alloy irradiated with the lower dose rate. These observations have significant implications for future fusion materials research in terms of the simulation of fusion relevant radiation conditions and micro-mechanical testing.