مقدمه:

در حال حاظر استفاده از آشکارسازهاي دیودي سیلیکونی سه بعدي با سرعت بالا، قدرت تفکیک مکانی میکرومتري، مقاوم نسبت به تشعشع و ولتاژ تخلیه کامل پایین در فیزیک انرژي بالا گسترش روزافزونی یافته است.[۱] به عنوان نمونهاي از این نوع آشکارسازها میتوان به آشکارساز سه بعدي که در سال ۱۹۹۷ توسط آقاي پارکر معرفی گردید و بهطور عملی در پروژهLHCسرن مورد استفاده قرار میگیرد، اشاره کرد.[۲] اما یکی از مشکلات مهم این نوع آشکارسازها قیمت بالاي آن است. در این مقاله ساختار جدیدي از آشکارسازهاي نازك سه بعدي ارائه و شبیه سازي شده است که امکان ساخت آن بوسیله تکنولوژي نانو به کمک آندایز شیمیایی آلومینیوم و استفاده از اکسید آلومینیم حفره دار به عنوان ماسک براي مرحله اچینگ و افزودن ناخالصی با روش کاشت یونی در کشور وجود دارد. یکی از مهمترین مزایاي این آشکارسازها ارزان تر بودن، سرعت بالاتر، قدرت تفکیک مکانی بهتر، ولتاژبایاس پایین تر و مقاومتر بودنشان نسبت به تشعشع در مقایسه با آشکارسازهاي سه بعدي

۲۱st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan

_ ت و ی_ ن ا س _ ه _ی ان

۶و۷ ا” د ماه ۳۹۳۱ دا+ گاه ) هان

امروزیست.این نوع از آشکارسازهاي نازك سه بعدي میتوانند براي آشکار سازي یونها به خصوص در محیط هاي اشعه ایکس پلاسمایی با شدت تابش بالا مورد استفاده قرار بگیرد، بطوریکه تحمل بسیار خوبی در برابر افزایش توان گداخت پلاسما از خود نشان میدهند.افزایش توان گداخت پلاسما تابشهاي نوترون و گاماهاي زمینه را افزایش میدهد.آشکارسازهاي مورد استفاده در این محیط تحمل شارهاي بالاي تابشهاي زمینه را ندارند بنابراین با رسیدن به حالت اشباع قادر به تشخیص یونهاي حاصل از پلاسما که حاوي اطلاعات بسیار مفیدي درباره پارامترهاي پلاسما است نیستند.[۳]

با توجه به اهمیت شبیه سازي اینگونه ساختارها قبل از مرحله ساخت، براي ساختار نانوي پیشنهادي پروفایل پتانسیل و میدان الکتریکی بصورت سه بعدي با کمک روش المان محدود((FEMبا استفاده از نرم افزار SILVACO 2008استخراج شده و پاسخ آشکارساز به تابش فرودي نیز مورد مطالعه قرار گرفته است.

روش کار

نرم افزار[۴] SILVACO 2008از محیطهاي مختلفی تشکیل شده است که شامل,ATLAS,TONYPLOTDECKBILDو غیره میباشد.هرکدام از این محیطها بسته به نیاز در شبیهسازي مورد استفاده قرار گرفتهاند. با استفاده از محیط ATLAS میتوان ساختار مورد نیاز را تعریف کرد. روشهاي عددي و مدلهاي فیزیکی در این محیط انتخاب میشوند.همچنین مشخصات الکتریکی آشکارساز در این محیط بدست میآید.با استفاده از محیط DECKBILD برنامه شبیه سازیاجرا میشود. خروجی این محیط اطلاعاتی در مورد جریان فرآیند شبیهسازي از جمله دستورات خطا میدهد و در نهایت خروجی شبیه سازي در محیطTONYPLOTنمایش داده می-شوند.

شماتیکی از آشکارساز سه بعدي سیلیکونی نازك نانو در شکل (۱) نشان داده شده است.این ساختار دارایابعاد ۲۵۰nm در۴۳۳ nm و ضخامت ۱۰ میکرومتر می باشد.بعلت محدودیت نرم افزار، الکترودها بصورت استوانهاي در نظر گرفته نشدهاند بلکه داراي سطح مقطع مربعیبه طول

۲۱st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan

_ ت و ی_ ن ا س _ ه _ی ان

۶و۷ ا” د ماه ۳۹۳۱ دا+ گاه ) هان

ضلعnm130میباشند. در این ساختار الکترودهاي مشابهنوع n+ و p+ در دو گوشه سلول شبیهسازي شده و در کل ضخامت آشکارسازنفوذ داده میشوند. غلظت ناخالصی الکترودها بصورت یکنواخت ۱۰ _ (۱⁄ _ ) و نوع ویفر از نیمههادي نوع pباغلظت ناخالصی ( ۵ ∗ ۱۰ _ (۱ ⁄ میباشد.

p+