Direktes Wachstum von CdTe Detektor - Schichten auf einer CMOS basierten Auslese - Elektronik

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Fiederle
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik ; Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 173047358

Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung von großflächigen Röntgenbilddetektoren für die medizinische Röntgendiagnostik mithilfe polykristalliner CdTe-Schichten als direktes Konvertermaterial. Um dies zu erreichen sollen die CdTe-Schichten direkt auf einer Pixelauslese-Elektronik über die Gasphase aufgewachsen werden. Neben dem direkten Wachstum auf der Auslese-Elektronik soll CdTe auf strukturierten und nicht strukturierten, thermisch oxidierten Siliziumwafern abgeschieden werden, um aussagekräftige Messungen (beispielsweise Photoelektronenspektroskopie, elektrische Messungen) an übertragbaren einfachen Schichtstrukturen zu erhalten. Zudem sollen die mit Metallkontakten strukturierten Substrate ein selektives Anwachsen von CdTe und damit eine Vergrößerung der Korngröße ermöglichen. Somit sollen grundlegende Erkenntnisse des Zusammenhangs zwischen Korngröße und erreichbarer Detektoreffizienz gewonnen werden. Als Auslese – Elektronik soll der Medipix2 Auslesechip (photonenzählender Pixeldetektor) der Medipix Collaboration des CERN verwendet werden. Die Medipix2 Auslese-Elektronik hält eine Temperatur von 375°C über mehrere Stunden stand und bietet zusätzlich mit 55 x 55 μm² Pixelgröße eine hohe Ortsauflösung. Somit sind sowohl Herstellung als auch Charakterisierung der Detektorschichten mit diesem Chip möglich. Ein Schwerpunkt der Arbeiten liegt in der Entwicklung genügend dicker Schichten bis 600 μm, die bei geringen Substrat – Temperaturen bis max. 400°C gewachsen werden, um später die CMOS Auslese – Elektronik nicht zu beschädigen. Um möglichst hohe Bias- Spannungen an die Konverterschicht anlegen zu können, soll eine M-π-p Struktur verwendet werden. Diese erfordert nicht injizierende Kontakte mit hoher chemischer und thermischer Beständigkeit. An diesen Schichtstrukturen stehen Untersuchungen zum Einfluss der Korngröße auf die erreichbare Detektoreffizienz und Versuche die Korngröße zu vergrößern im Vordergrund. Ein weiterer Schwerpunkt liegt in der Entwicklung und dem Aufbau einer PVD Anlage, die hohe Wachstumsraten und damit die gewünschten Schichtdicken bis 600 μm ermöglicht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen