비정질 실리콘을 이용한 방사선 계측시 Photoconductive Gain의 특성

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.

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.