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    題名: 高介電係數閘介電層奈米元件與輻射作用之研究
    作者: 謝文靓
    貢獻者: 光電系統工程系
    關鍵詞: SONTS、電容、輻射偵測器
    日期: 2012-12
    上傳時間: 2013-04-16 19:03:13 (UTC+8)
    摘要: 跟傳統的偵測器比較，半導體劑量計有高靈敏度，尺寸小，重量輕和線性測量的輸
    出特性。但是以半導體技術製作的典型GAMMA 輻射偵測器-金屬氧化矽半導體，被儲存
    的劑量數據在高溫下容易揮發。Si-SiO2-Si3N4-TEOS-Si 即“SONTS” 半導奈米電容元件
    是一個不揮發的GAMMA 輻射偵測器候選人。用SONTS 電容元件來做γ輻射偵測器，
    照射完γ射線輻射之後，γ射線輻射會引起臨限電壓(Vth)減少。而γ射線照射後，臨
    限電壓的變化量也與γ射線照射的劑量計量有線性的關係。SONTS 類別的γ輻射偵測
    器，有下列特性:(1)即使在高溫下，在SONTS 電容元件裡被儲存的劑量記錄總是不揮
    發的。(2) SONTS 電容元件的被儲存的劑量記錄可以被注入的電荷擦掉，回到原先歸零
    的狀態。(3)被儲存的劑量記錄可被累積儲存在SONTS 電容元件裡。
    在實驗的部分，將利用熱氧化(thermal oxidation)製程 與 低壓化學氣相沉積
    法(LPCVD)製程 與 熱成長(HTO) 製程 成長閘介電質”O-N-T” ,依序為:1. Tunneling
    Layer~ SiO2 50Å “ O(50A)”, 2. Storage Layer~200Å Si3N4 “SiN(200)”, 3. Block Layer
    100Å TEOS “TEOS (100)” 的SONTS 半導奈米電容元件. 且我們還多做了3 組閘介電
    質不同結構的比較組分別是1. O-N-T (50Å-100Å-100Å) 2. O-N-T (50Å-150Å-100Å)
    3. O-N-T (50Å-200Å-100Å)。最後實驗比較結果可看出各組電容元件照射輻射不同劑量
    之後, 以3 組 O-N-T (50Å-200Å-100Å) 的結果最好。
    SONTS 半導奈米電容元件照射輻射後,實驗結果顯示： SONTS 半導奈米電容元件VTH
    的變化與陷於閘介電層內電荷陷阱中的電荷的數量和γ射線的曝光劑量成正比線性的
    關聯。這些陷阱中電荷總是能夠在閘極介電質層裡累積，所以劑量記錄不能被破壞。借
    由電荷注入使在SONTS 半導奈米電容元件裡的數據抹除到原先歸零的狀態。比較照射
    輻射前後所量測的閘介電質層漏電流的特性差異，其結果可看出SONTS 半導奈米電容
    II
    元件照射伽瑪輻射後不會破壞SONTS 半導奈米電容元件的閘介電質層結構而造成漏電
    流，所以元件可重復使用。SONTS 半導奈米電容元件寫入γ-ray 之後的Vt 改變和γ-ray
    曝光的劑量的關係是正比線性的關聯;而比較照射輻射後Vt 改變和揮發時間的關係圖，
    可看出SONTS 半導奈米電容元件照射輻射後不會揮發，SONTS 半導奈米電容元件是為
    不揮發性的伽瑪輻射偵測器候人。
    顯示於類別:[光電系統工程系] 校內專題研究計畫

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