Strahlenschäden und Strahlenhärte von Halbleiterdetektoren

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9 AUSWIRKUNGEN DER SUBSTRATSCHÄDEN 12 Abbildung 9: Anfänglich n-dotiertes Si wird durch Bestrahlung zu p-dotiertem Si. Abbildung 10: Ausbreitung der Depletionszone vor und nach Typ-Inversion.
9 AUSWIRKUNGEN DER SUBSTRATSCHÄDEN 13 fekte bilden. Diese negative Art nennt sich Reverse Annealing. Beide Annealingeffekte sind zeit- und temperaturabhängig. Man versucht grundsätzlich, Reverse Annealing durch Kühlen (< 0C) der Anlage zu unterdrücken. Im Falle von Wartungsarbeiten versucht man außerdem, den Zeitrahmen so zu limitieren, dass lediglich Beneficial Annealing stattfindet, jedoch kein später einsetzendes Reverse Annealing. 9.2 Erhöhung des Dunkelstroms Durch das Entstehen neuer Energieniveaus in der Bandlücke wird es den freien Ladungsträgern vereinfacht, die Lücke zu überwinden. Das hat zur Folge, dass ein höherer Dunkelstrom fließt. Dieser Dunkelstrom ist linear proportional zum Teilchenfluss Φeq. Den Linearitätsfaktor bezeichnet man als Damage Rate α. αΦeq = ∆Id (5) V ol α ist über den Dunkelstrom wiederum temperatur- und zeitabhängig. Die Abhängigkeit des Dunkelstroms von der Temperatur beinhaltet das Risiko des Thermal Runaways. Dies tritt ein, falls die Starttemperatur der Apparatur zu hoch gewählt wurde und die Temperatur aufgrund des wachsenden Stroms im Detektor immer weiter ansteigt. Dieses Hochscuakeln der Temeperatur bezeichnet man als Thermal Runaway (s. Abbildung 11). Abbildung 11: Grafische Darstellung des Thermal Runaways (links) und des optimalen Falles einer stabiler Betriebstemperatur (rechts). Durch eine ausreichend kühle Start- und Betriebstemperatur (etwa −10 ◦ C) kann diesem Verhalten vorgebeugt werden. Die Kurven von Kühlung und Silizium überschneiden sich bei niedriger Betriebstemperatur und die gekoppelten Systeme finden eine gemeinsame, stabile Betriebstemperatur Tstabil, wie in Abb. 11 zu sehen.
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