비정질 실리콘을 이용한 방사선 계측시 Photoconductive Gain의 특성

비정질 실리콘에서의 photoconductive gain mechanism을 방사선 계측시 이용하기 위한 연구를 수행하였다. p-i-n, n-i-n, n-i-p-i-n과 같은 여러 형태의 비정질 실리콘 계측기를 제작하고 시험하였다. Photoconductive gain은 두 가지의 시간적 범위에서 측정하였다. : 하나는 고에너지의 하전입자나 감마선의 통과를 모사하기 위해서 $1{\mu }$ sec 보다 짧은 가시광선 펄스를 사용하였고, 다른 하나는 의학영상에 사용되는 x-선을 모사하기 위하여 보다 긴 1msec 정도의 가시광선 펄스를 사용하였다. 두 가지의 photoconductive gain-current gain과 charge gain-을 정의하여 실험하였으며, charge gain은 current gain을 시간에 따라 적분한 값이다. 10 mA/$cm^2$의 dark current density level에서, 짧은 펄스에 대해서는 3~9정도의 charge gain을 얻을 수 있었고 긴 펄스에 대해서는 수백의 charge gain을 얻을 수 있었다. 여러 가지의 gain에 대한 결과를 계측기의 구조, 부가전압, dark current density와의 관계를 통하여 논의하였다.

he photoconductive gain mechanism in amorphus silicon devices was investigated in connection with applications to radiation detection. Various device types such as p-i-n, n-i-n and i-i-p-i-n structures were fabricated and tested. Photoconductive gain was measured in two time scales : one for short pulses of visible light(<$1{\mu}sec$) which simulate the transit of energetic charged particles or ${\gamma}$-rays, and the other for rather long pulses of light(1msec) which simulate x-ray exposure in medical imaging, We used two definitions of phtoconductive gain : current gain and charge gain which is an integration of the current gain. We obtained typical charge gains of 3~9 for short pulses and a few hundreds for long pulses at a dark current density level of 10mA/$cm^2$. Various gain results are discussed in terms of the device structure, applied bias and dark current density.