A study on Synthesis and Radiation Detector Fabrication of Thin Films by MW Plasma CVD

MWPECVD에 의한 박막의 합성과 방사선 검출 특성에 관한 연구

Synthesis diamond films have been deposited on the molybdenum substrates using an microwave plasma enhanced chemical vapor deposition method. The effects of deposition time, surface morphology, infrared transmittance and Raman scattering have been studied. Diamond deposited on molybdenum substrate for 100 hours by MW plasma CVD from $CH_4-H_2-O_2$ gas mixture had good crystallity with $100[{\mu}m]$ thickness needed for radiation detector. Diamond radiation detector of M-I-M type was made and the current of radiation detector was increased by increasing X-ray dose.

방사선검출기에 사용되는 다이아몬드는 그 비저항이 $10^{12}[{\Omega}m]$로 매우 크기 때문에 고전압 하에서도 누설전류가 매우 작아 실리콘과 달리 p-n접합을 하지 않고 바로 고전압을 걸 수 있는 이점이 있다. 또한 절연파괴 전압이 매우 크기 때문에 이동속도가 포화되는 전압까지 올릴 수 있다. 이 결과 다이아몬드 내에서의 전하 이동속도는 실리콘의 최대속도보다 약 20배 정도 빠르다. $200[{\mu}m]$ 두께의 박막을 통해 전하가 모두 수집되는 시간은 불과 1[ns] 정도이다. 이상과 같이 독특한 다이아몬드의 성질을 이용하여 방사선검출기에 사용되는 물질로 파고계수형 전리조나 분광계, 열형광선량계, 형광검출기 그리고 핵방사선검출기 등에 사용된다. 본 연구에서는 마이크로파 플라즈마 CVD법으로 $CH_4-H_2-O_2$계로부터 몰리브덴기판 위에 100시간 동안 성장시킨 결과 약 $100[{\mu}m]$의 두께를 가진 결정성이 좋은 방사선검출기용 다이아몬드막을 성장시킬 수 있었고, X-선 방사선량에 따른 방사선검출기의 전류파형을 측정한 결과 방사선량에 따라 전류가 증가됨을 알 수 있었다.