[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CZ2011106A3 - Scintillation detection unit for detecting electrons, ions and photons of sandwich structure - Google Patents

Scintillation detection unit for detecting electrons, ions and photons of sandwich structure Download PDF

Info

Publication number
CZ2011106A3
CZ2011106A3 CZ20110106A CZ2011106A CZ2011106A3 CZ 2011106 A3 CZ2011106 A3 CZ 2011106A3 CZ 20110106 A CZ20110106 A CZ 20110106A CZ 2011106 A CZ2011106 A CZ 2011106A CZ 2011106 A3 CZ2011106 A3 CZ 2011106A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
quantum
layers
thickness
detection unit
arsenide
Prior art date
Application number
CZ20110106A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ303201B6 (en
Inventor
Horodyský@Petr
Blažek@Karel
Original Assignee
Crytur Spol. S R. O.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Crytur Spol. S R. O. filed Critical Crytur Spol. S R. O.
Priority to CZ20110106A priority Critical patent/CZ303201B6/en
Publication of CZ2011106A3 publication Critical patent/CZ2011106A3/en
Publication of CZ303201B6 publication Critical patent/CZ303201B6/en

Links

Landscapes

  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

Scintilacní detektor pro detekci elektronu, iontu a fotonu sendvicové struktury strídajících se vrstev materiálu kvantové jámy (3) a vrstev materiálu bariéry (2) kvantové jámy (3) podle vynálezu obsahuje nejméne jednu vrstvu materiálu kvantové jámy (3) a nejméne dve vrstvy materiálu bariéry (2) kvantové jámy (3), kde materiál kvantové jámy (3) je fosfid-arsenid gallitý GaAs.sub.1-x .n.P.sub.x.n. o tlouštce 2 až 10 nm, pricemž 0.<=.x.<=.0,6, a kde materiál bariéry (2) kvantové jámy (3) je fosfid-arsenid hlinito-gallitý Al.sub.y.n.Ga.sub.1-y .n.As.sub.1-z .n.P.sub.z.n. o tlouštce 4 až 20 nm; pricemž 0.<=.y.<=.1 a 0.<=.z.<=.1. Pocet vrstev materiálu kvantové jámy (3) i pocet vrstev materiálu kvantové bariéry (2) je s výhodou alespon 20 a celková tlouštka sendvicové struktury je alespon 500 nm.The scintillation detector for detecting the electron, ion and photon of the sandwich structure of alternating layers of the quantum pit material (3) and layers of the quantum pit barrier material (2) according to the invention comprises at least one layer of quantum pit material (3) and at least two layers of barrier material (2) quantum wells (3), where the quantum well material (3) is gallium phosphide-arsenide GaAs.sub.1-x .nPsub.xn and wherein the material of the barrier (2) of the quantum pit (3) is aluminum gallium phosphide-arsenide Al.sub.ynGa. sub.1-y .n.As.sub.1-of .nPsub.zn having a thickness of 4 to 20 nm; where 0. < =. y. < =. 1 and 0. < =. z. < =. 1. The number of layers of the quantum pit material (3) and the number of layers of the quantum barrier material (2) is preferably at least 20, and the total thickness of the sandwich structure is at least 500 nm.

Description

Scintilační detekční jednotka pro detekci elektronů, iontů a fotonů sendvičové struktury.Scintillation detection unit for detection of electrons, ions and photons of sandwich structure.

Oblast technikyTechnical field

Předkládaný vynález se týká scintilační detekční jednotky pro detekci nízkoenergetických elektronů, iontů a nízkoenergetického Roentgenova záření. Detekční jednotka se uplatní zejména v elektronových mikroskopech, hmotnostních spektrometrech a jiných zařízeních využívajících fokusované elektronové a iontové svazky. Dále se uplatní jako projekční scintilační stínítko pro svazky nízkoenergetického synchrotronového a Roentgenova záření.The present invention relates to a scintillation detection unit for detecting low energy electrons, ions and low energy Roentgen radiation. The detection unit is particularly useful in electron microscopes, mass spectrometers and other devices using focused electron and ion beams. It is also used as a projection scintillation screen for low-energy synchrotron and Roentgen beams.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Dnešní generace elektronových mikroskopů a jiných zařízení využívajících svazky elektronů a iontů používá k detekci signálu detektory scintilační nebo polovodičové anebo detektory využívající kanálkové násobiče. Scintilační detekční jednotky jsou nejčastěji založeny na použití materiálů Y2SiO5:Ce, Y3AI5O12-.Ce nebo YAIO3.Ce. Rychlost detektoru je dána dosvitem zářivého centra - atomu ceru, který se pro tyto materiály pohybuje v rozmezí 25*75 ns. Polovodičové detekční jednotky mají jiné omezení dané zejména kapacitancí p-n přechodu, která prakticky vylučuje jejich použití v detekci záření s časovou konstantou lepší než 100 ns. Třetí typ detektoru, kanálkové násobiče, jsou schopny operovat s minimální časovou konstantou asi 20 ns.Today's generation of electron microscopes and other electron-ion beam devices use scintillation or semiconductor detectors or channel multiplier detectors to detect the signal. Scintillation detection units are most often based on the use of Y 2 SiO 5 materials: Ce, Y 3 Al 15 O 12 -Ce or YAIO 3 -Ce. The speed of the detector is given by the afterglow of the radiating center - the cerium atom, which ranges from 25 * 75 ns for these materials. Semiconductor detection units have other limitations due mainly to pn junction capacitance, which practically excludes their use in radiation detection with a time constant better than 100 ns. A third type of detector, channel multipliers, is capable of operating with a minimum time constant of about 20 ns.

Scintilační detektory mohou operovat ještě s kratší dobou odezvy, pokud lze připravit materiál s dostatečně rychlými optickými přechody. Těmi mohou být zejména excitonové stavy v polovodičích s přímým zakázaným pásem. Jako příklad lze uvést materiály GaAs, CdTe, ZnO, GaN, diamant a zářivé excitonové přechody vztažené k mělkým příměsím. Jedná se tedy o využití optických vlastností polovodiče a nikoli elektrických vlastností, což je mnohem běžnější. Bohužel, i nejkvalitnější reálné monokrystalické objemové polovodiče obsahují celou řadu defektů, které vytvářejí další stavy pro optické přechody, které nejsou excitonové a které jsou pomalé. Proto nelze reálný objemový polovodič použít jako scintilátor s časovou odezvou kratší než cca 500 ns.Scintillation detectors can operate with even shorter response times if material with sufficiently fast optical transitions can be prepared. These may in particular be exciton states in semiconductors with a straight band gap. Examples include GaAs, CdTe, ZnO, GaN, diamond, and radiant exciton transitions relative to shallow impurities. It is therefore the use of the optical properties of the semiconductor and not the electrical properties, which is much more common. Unfortunately, even the highest quality real monocrystalline volume semiconductors contain a number of defects that create additional states for non-exciton optical transitions that are slow. Therefore, a real volume semiconductor cannot be used as a scintillator with a response time of less than about 500 ns.

Vrstevnaté polovodičové struktury označované jako jednoduché či vícenásobné tzv. kvantové jámy jsou známé od 80. let. Tyto struktury vznikají postupnou depozicí jednotlivých monomolekulárních krystalových vrstev na dokonalém monokrystalickém povrchu substrátu. Označení kvantová jáma („Quantum Well“) se používá pro vrstevnatou strukturu z různých krystalických polovodičů, kde se střídají vrstvy s odlišnými hodnotami energií zakázaného pásu. Nejjednodušší struktura se skládá z vrstvy materiálu kvantové jámy, která je obklopena vrstvami materiálu kvantové bariéry. Fyzikální podstatou je vytvoření umělého průběhu energetického potenciálu, který omezuje pohyb volných částic v jednom směru. Tento průběh potenciálu stanovuje volným Částicím excitonů diskrétní hodnoty energie dle základních pravidel kvantové mechaniky, podobně jako diskrétní energie elektronů v atomu. Takto vzniklé diskrétní excitonové stavy mají vlastnosti dané tloušťkou jednotlivých vrstev a jejich chemickým složením. Při volbě tloušťky vrstev kvantových jam v řádu nanometrů a tloušťce bariér v řádu jednotek až desítek nanometrů lze dosáhnout toho, že doba života volných excitonů v takové struktuře bude v řádu nanosekund či stovek pikosekund. Výhodou takovéto vrstevnaté polovodičové struktury oproti objemovému polovodiči je to, že doba doznívání luminiscence ze struktury může být méně než 1 ns. Další výhodou je, že scintilační účinnost vrstevnaté struktury je vyšší ve srovnání s objemovým monokrystalem. Důvodem je to, že zářivé přechody vytvořené strukturou kvantových jam jsou rychlejší než v objemovém materiálu a tím se snižuje pravděpodobnost nezářivé rekombinace volných nosičů náboje.Layered semiconductor structures known as single or multiple so-called quantum pits have been known since the 1980s. These structures are formed by gradual deposition of individual monomolecular crystal layers on the perfect monocrystalline surface of the substrate. The term “Quantum Well” is used for a layered structure of different crystalline semiconductors, where layers with different values of the energy of the forbidden strip alternate. The simplest structure consists of a layer of quantum pit material that is surrounded by layers of quantum barrier material. The physical principle is to create an artificial course of energy potential that limits the movement of free particles in one direction. This potential waveform determines the free particles of excitons by discrete energy values according to the basic rules of quantum mechanics, similar to the discrete energy of electrons in the atom. The resulting discrete exciton states have properties given by the thickness of individual layers and their chemical composition. By selecting the layer thickness of quantum wells in the order of nanometers and the thickness of the barriers in the order of units to tens of nanometers, the lifetime of free excitons in such a structure can be achieved in the order of nanoseconds or hundreds of picoseconds. An advantage of such a layered semiconductor structure over a bulk semiconductor is that the luminescence decay time from the structure may be less than 1 ns. Another advantage is that the scintillation efficiency of the layered structure is higher compared to the bulk single crystal. This is because the radiant transitions created by the structure of quantum wells are faster than in bulk material, thereby reducing the likelihood of non-radiative recombination of free charge carriers.

Vzhledem k technologickým možnostem růstu polovodičových sendvičových struktur lze připravit pouze omezeně tlusté vrstvy. Při současných technologických možnostech je maximální tloušťka nejvýše několik mikrometrů. Pro některé materiálové systémy je to maximálně několik stovek nanometrů či pouze desítky nanometrů. Proto lze takovou strukturu prakticky využít pouze pro detekci ionizujícího záření, které se dostatečně absorbuje ve velmi tenké vrstvě pevné látky. Takovým zářením jsou elektrony s energií 10 eV - 30 keV, protony a ionty s energií 10 eV - 1 MeV a fotony s energií 1 keV-15 keV.Due to the technological possibilities of growth of semiconductor sandwich structures, only thinly thick layers can be prepared. With the current technological possibilities, the maximum thickness is a maximum of several micrometers. For some material systems, it is a few hundred nanometers or only tens of nanometers. Therefore, such a structure can practically only be used to detect ionizing radiation that is sufficiently absorbed in a very thin layer of solid. Such radiation is electrons with energy of 10 eV - 30 keV, protons and ions with energy of 10 eV - 1 MeV and photons with energy of 1 keV-15 keV.

Arsenid gallitý GaAs, arsenid gallito-hlinitý GavxAxIAs jsou polovodičové materiály používané pro výrobu červených svítíp^b diod. Fosfid-arsenid gallitý GaAsi.yPy a fosfid gallitý GaP jsou materiály, které jsou využívány k výrobě žlutých a oranžových svítieíeW diod. Všechny tyto materiály patří do kategorie polovodičů typu lll-V a jejich technologie růstu i chemické vlastnosti jsou velmi podobné. Technologie přípravy těchto vrstev je dnes dobře zvládnutá.Gallium arsenide GaAs, gallium aluminum arsenide Gav x A x IAs are semiconductor materials used to produce red LED diodes. Gallium phosphate-arsenide GaAsi. γ P γ and gallium phosphide GaP are materials that are used to produce yellow and orange LEDs. All these materials belong to the category of III-V semiconductors and their growth technology and chemical properties are very similar. The technology of preparation of these layers is now well mastered.

Patent GE^I 21^86 sí nárokuje využití obyčejného objemového polovodiče GaAs jako scintilátor. Takový scintilátor ovšem v praxi nemá dostatečně rychlou odezvu. Patentová přihláška U^2006/Ó^219^2^A1 se týká úpravy objemového polovodiče tak, aby byl použitelný jako rychlý scintilátor. Autoři navrhují speciální dopanty pro zvýšení účinnosti a zrychlení doby odezvy. Patent US^30j38Í^B2 popisuje využití vrstevnatých struktur jako rychlého scintilačního detektoru v případě struktury složené z materiálů GaN a Gai-xlnxN. Bohužel polovodičovou heterostrukturu GaN/Gai.xlnxN nelze připravit v dostatečné tloušťce pro efektivní absorpci ionizujícího záření. Proto ji lze použít jen pro velmi nízké energie elektronů.The GE-A-21-86 patent claims the use of a conventional bulk GaAs semiconductor as a scintillator. However, such a scintillator does not have a sufficiently fast response in practice. U. S. Patent Application No. 2006/0 219 219-2 A1 relates to the modification of a bulk semiconductor to be usable as a fast scintillator. The authors propose special dopants to increase efficiency and accelerate response time. U.S. 30j38Í ^ ^ B2 discloses the use of layered structures as fast scintillation detector in case of a structure consisting of GaN materials and Gai- x ln x N. However, the semiconductor heterostructure of GaN / Gai. x ln x N cannot be prepared in sufficient thickness to effectively absorb ionizing radiation. Therefore, it can only be used for very low electron energy.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nevýhody odstraňuje rychlá scintilační detekční jednotka pro detekci elektronů, iontů a fotonů sendvičové struktury se střídajícími vrstvami materiálu kvantové jámy a materiálu bariery kvantové jámy, která podle vynálezu obsahuje nejméně jednu vrstvu materiálu kvantové jámy a nejméně dvě vrstvy materiálu bariéry kvantové jámy, kde materiál kvantové jámy je fosfid-arsenid gallitý GaAsi_xPx o tloušťce 2 až 10 nm, přičemž 0sxá0,6, a kde materiál bariéry kvantové jámy je fosfid-arsenid hlinito-gallitý AlyGai.yAsi.zP2 o tloušťce 4 až 20 nm; přičemž 0áyá1 a OžzSl.These disadvantages are overcome by a fast scintillation detection unit for detecting electrons, ions and photons of a sandwich structure with alternating layers of quantum pit material and quantum pit barrier material, which according to the invention comprises at least one layer of quantum pit material and at least two layers of quantum pit material, the pit is a gallium phosphate-arsenide GaAsi_ x P x having a thickness of 2 to 10 nm, with 0xx0.6, and wherein the quantum pit barrier material is aluminum-gallium phosphate-arsenide AlyGai. y Asi. P 2 of a thickness of 4-20 nm; wherein Oááá a and OzzSl.

S výhodou je materiál kvantové jámy arsenid gallitý GaAs o tloušťce 2 až 10 nm a materiál bariéry kvantové jámy je arsenid hlinito-gallitý AltGa-i-tAs o tloušťce 4 až 20 nm; přičemž 0,2<t<0,4 nebo materiál kvantové jámy je fosfid-arsenid gallitý GaAsi-uPu o tloušťce 2 až 10 nm a materiál bariéry kvantové jámy je fosfid gallitý GaP o tloušťce 4 až 20 nm; přičemž 0,1<u<0,5.Preferably, the quantum pit material is gallium arsenide with a thickness of 2 to 10 nm and the quantum pit barrier material is aluminum-gallium arsenide AltGa-i-tAs with a thickness of 4 to 20 nm; wherein 0.2 < t < 0.4 or the quantum pit material is GaAsi-uPu gallium phosphide-arsenide having a thickness of 2 to 10 nm and the quantum pit barrier material is GaP gallium phosphide having a thickness of 4 to 20 nm; wherein 0.1 < u < 0.5.

S výhodou je počet vrstev materiálu kvantové jámy i počet vrstev materiálu kvantové bariéry alespoň 20 a celková tloušťka sendvičové struktury je alespoň 500 nm.Preferably, the number of layers of the quantum pit material and the number of layers of the quantum barrier material are at least 20, and the total thickness of the sandwich structure is at least 500 nm.

Vynález spočívá v použití polovodičových vrstevnatých struktur na bázi arsenidů a směsných arsenidů-fosfidů jako rychlé scintilační detekční jednotky pro detekci elektronů, iontů a fotonů.The invention consists in using arsenide-based and mixed arsenide-phosphide semiconductor layer structures as a rapid scintillation detection unit for the detection of electrons, ions and photons.

t · «t · «

Pomocí pokročilých epitaxních růstových technologií jako např. epitaxe z molekulárních svazků („Molecular Beam Epitaxy“) či metal-organické epitaxe z plynné fáze („Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy“) lze připravit tytu sendvičové struktury podle vynálezu, běžně označované jako jednoduché či vícenásobné kvantové jámy. Tyto struktury vznikají postupnou depozicí jednotlivých monomolekulámích krystalových vrstev na dokonalém monokrystalickém povrchu substrátu.By using advanced epitaxial growth technologies such as Molecular Beam Epitaxy or Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy, this sandwich structure according to the invention, commonly referred to as simple or multiple quantum pits. These structures are formed by gradual deposition of individual monomolecular crystal layers on the perfect monocrystalline surface of the substrate.

Rychlá scintilační detekční jednotka sendvičové struktury je vhodná pro nízkoenergetické elektrony, ionty a další ionizující záření jako např. roentgenovéFast scintillation detection unit of sandwich structure suitable for low-energy electrons, ions and other ionizing radiation such as X-ray

fotony. Výhodou vynálezu oproti US^03C|38íjB2 je to, že v případě polovodičových vrstevnatých struktur na bázi arsenidú a směsných arsenidů-fosfidů lze připravit tuto sendvičovou strukturu ve velké tloušťce a tím zajistit lepší absorpci ionizujícího záření. Proto bude mít tato sendvičová struktura podle vynálezu lepší účinnost.photons. An advantage of the invention over US403C1382B2 is that in the case of arsenide-based and mixed arsenide-phosphide semiconductor layer structures, this sandwich structure can be prepared in a large thickness to provide better absorption of ionizing radiation. Therefore, this sandwich structure according to the invention will have better efficiency.

Scintilační polovodičová detekční jednotka se skládá ze střídajících se vrstev materiálu kvantové jámy a materiálu kvantové bariéry. Každá vrstva materiálu kvantové jámy je obklopena materiálem kvantové bariéry. Tloušťky všech vrstev kvantových jam jsou obvykle stejné, ale není to podmínkou. Tloušťky všech vrstev bariér kvantových jam jsou obvykle stejné, ale není to podmínkou. Sendvičová struktura je připravená epitaxním růstem na vhodném substrátu. Substrát je nutný pro samotnou přípravu sendvičové struktury, ne však pro její funkčnost. Obvykle je substrát součástí sendvičové struktury kvůli lepší mechanické manipulovatelnosti.The scintillation semiconductor detection unit consists of alternating layers of quantum pit material and quantum barrier material. Each layer of quantum pit material is surrounded by a quantum barrier material. The thicknesses of all quantum well layers are usually the same, but this is not a requirement. The thicknesses of all quantum well barrier layers are usually the same, but this is not a requirement. The sandwich structure is prepared by epitaxial growth on a suitable substrate. The substrate is necessary for the preparation of the sandwich structure itself, but not for its functionality. Typically, the substrate is part of a sandwich structure for better mechanical handling.

chrazku nachrazku na

Objasnění výkresů/Clarification of drawings /

Obr. 1 je schématický boční pohled na průřez vrstevnatou sendvičovou strukturou a substrátem 1. Vyobrazená sendvičová struktura se skládá ze dvou vrstev materiálu kvantové jámy 3 a ze tří vrstev materiálu kvantové bariéry 2.Giant. 1 is a schematic side cross-sectional view of a layered sandwich structure and substrate 1. The sandwich structure shown comprises two layers of quantum pit material 3 and three layers of quantum barrier material 2.

Přiklaď Uskutečněn/ vynálezuExample Implemented / Invention

Příklad 1Example 1

Příkladem rychlé scintilační detekční jednotky je sendvičová struktura dle Obr. 1 obsahující 2 vrstvy materiálu kvantové jámy 3. Substrátem 1 je v tomto případě deska tvořená monokrystalem polovodiče GaAs. Materiálem kvantové bariéry 2 je « « < · · ·An example of a fast scintillation detection unit is the sandwich structure of FIG. The substrate 1 in this case is a single crystal plate of GaAs semiconductor. The material of quantum barrier 2 is «« <· · ·

Alo,3Ga0,7As . Materiálem kvantové jámy 3 je GaAs. Tloušťka vrstvy kvantové bariéry 2 je v tomto příkladě stejná a činí 10 nm. Tloušťka vrstvy kvantové jámy 3 je v tomto příkladě stejná a činí 4 nm. Při dopadu svazku elektronů o energii 10 keV sendvičová struktura emituje světlo s maximem spektrálního pásu 800 nm. V pásu 800 nm je emitováno více než intenzity světla z celého optického spektra. Při pulzním buzení křivka dosvitu v čase exponenciálně klesá. Intenzita světla klesne na hodnotu 1/e, kde e je základem přirozeného logaritmu, za dobu kratší než 1 ns.Alo, 3ga 0, 7a. The material of quantum well 3 is GaAs. The thickness of the quantum barrier layer 2 in this example is the same and is 10 nm. The layer thickness of the quantum well 3 in this example is the same and is 4 nm. When a 10 keV electron beam strikes the sandwich structure, it emits light with a maximum spectral band of 800 nm. In the 800 nm band, more than light intensity is emitted from the entire optical spectrum. When pulsed, the afterglow curve decreases exponentially over time. The light intensity drops to 1 / e, where e is the basis of natural logarithm, in less than 1 ns.

Příklad 2Example 2

Jiným příkladem rychlé scintilační detekční jednotky je sendvičová struktura odvozená od Obr. 1 tak, že je přidán počet dvojic vrstev materiálu kvantové jámy 3 a kvantové bariéry 2. Substrátem 1 je v tomto případě monokrystal GaP. Následuje 80 dvojic vrstev kvantové jámy 3 a kvantové bariery 2. Tloušťky vrstev kvantové bariery 2 jsou 3 nm a jsou stejné a jsou tvořeny materiálem GaP. Vrstvy kvantové jámy 3 jsou z materiálu GaAso.ssPo^s a mají tloušťku 12 nm. Celková tloušťka sendvičové struktury je 1200 nm. Při dopadu svazku elektronů o energii 20 keV jsou všechny elektrony absorbovány a energie je vyzářena jako světlo s maximem spektrálního pásu 620 nm. V pásu 620 nm je emitováno více než 98P/o intenzity světla z celého optického spektra. Při pulzním buzení křivka dosvitu v čase exponenciálně klesá. Intenzita světla klesne na hodnotu 1/e, kde e je základem přirozeného logaritmu, za dobu kratší než 800 ps.Another example of a fast scintillation detection unit is a sandwich structure derived from FIG. 1 by adding the number of pairs of layers of the quantum pit 3 material and the quantum barrier 2. The substrate 1 in this case is a single crystal of GaP. There are 80 pairs of quantum pit 3 and quantum barrier 2 layers. The thicknesses of the quantum barrier 2 layers are 3 nm and are the same and consist of GaP. The layers of the quantum well 3 are of GaA 50.ssPo s and have a thickness of 12 nm. The total thickness of the sandwich structure is 1200 nm. When an electron beam reaches 20 keV, all electrons are absorbed and the energy is emitted as light with a maximum spectral band of 620 nm. In the 620 nm band, more than 98P / o of light intensity is emitted from the entire optical spectrum. With pulse excitation, the afterglow curve decreases exponentially over time. The light intensity drops to 1 / e, where e is the basis of natural logarithm, in less than 800 ps.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Extrémně rychlá scintilační detekční jednotka může být použita pro detekci zpětně odražených nebo sekundárních elektronů v rastrovacím elektronovém mikroskopu. Dále lze ji použít pro rychlou detekci jiných fokusovaných i nefokusovaných svazků elektronů a iontů, např. v hmotnostních spektrometrech. Vrstevnatou strukturu lze použít i jako zobrazovací scintilační stínítko s velmi krátkou dobou dosvitu.An extremely fast scintillation detection unit can be used to detect backscattered or secondary electrons in a scanning electron microscope. It can also be used for rapid detection of other focused and non-focused electron and ion beams, eg in mass spectrometers. The layered structure can also be used as an imaging scintillation screen with a very short afterglow time.

Claims (5)

PATENTOVÉ NÁROKY • *PATENT CLAIMS • * I ·I · 1. Scintilační detekční jednotka pro detekci elektronů, iontů a fotonů sendvičové struktury střídajících se vrstev materiálu kvantové jámy (3) a vrstev materiálu bariéry (2) kvantové jámy (3); vyznačující se tím, že obsahuje nejméně jednu monokrystalickou vrstvu materiálu kvantové jámy (3) a nejméně dvě monokrystalické vrstvy materiálu bariéry (2) kvantové jámy (3), kde materiál kvantové jámy (3) je fosfid-arsenid gailitý GaAsi.xPx o tloušťce 2 až 10 nm, přičemž 0sxs0,6, a kde materiál bariéry (2) kvantové jámy (3) je fosfid-arsenid hlinito-gallítý AlyGai.yAsi.zPz o tloušťce 4 až 20 nm; přičemž 0áyá1 a 0szá1.A scintillation detection unit for detecting electrons, ions and photons of a sandwich structure of alternating layers of quantum pit material (3) and layers of barrier material (2) of quantum pit (3) ; characterized in that it comprises at least one monocrystalline layer of the quantum pit material (3) and at least two single crystal layers of the quantum pit (2) barrier material (3), wherein the quantum pit material (3) is GaAsi gallium phosphide-arsenide. x P x of a thickness of 2-10 nm, wherein 0sxs0,6, and wherein the barrier material (2) quantum well (3) is an indium phosphide-arsenide-gallium aluminum Al y Gai. y Asi. a P z having a thickness of 4 to 20 nm; wherein 0αyá1 and 0szá1. 2. Scintilační detekční jednotka dle nároku 1, kde materiál kvantové jámy (3) je arsenid gailitý GaAs o tloušťce 2 až 10 nm a kde materiál bariéry (2) kvantové jámy (3) je arsenid hlinito-gallítý AltGai-tAs o tloušťce 4 až 20 nm; přičemž 0,2<t<0,4.Second scintillation detection unit according to claim 1, wherein the material of the quantum well (3) is gailitý arsenide GaAs of a thickness of 2-10 nm, and wherein the barrier material (2) quantum well (3) is gallium arsenide aluminum Al t Gai-Tas thickness 4 to 20 nm; wherein 0.2 < t < 0.4. 3. Scintilační detekční jednotka dle nároku 1, kde materiál kvantové jámy (3) je fosfid-arsenid gailitý GaAsi.uPu o tloušťce 2 až 10 nm a kde materiál bariéry (2) kvantové jámy (3) je fosfid gailitý GaP o tloušťce 4 až 20 nm; přičemž 0,1<u<0,5.Scintillation detection unit according to claim 1, wherein the quantum well material (3) is GaAsi gallium phosphide-arsenide. for Pu with a thickness of 2 to 10 nm and wherein the material of the barrier (2) of the quantum well (3) is gallium phosphide GaP having a thickness of 4 to 20 nm; wherein 0.1 < u < 0.5. 4. Scintilační detekční jednotka podle nároku 1 až 3; vyznačující se tím, že počet vrstev materiálu kvantové jámy (3) i počet vrstev materiálu kvantové bariéry (2) je alespoň 20.Scintillation detection unit according to claims 1 to 3 ; characterized in that the number of layers of the quantum pit material (3) and the number of layers of the quantum barrier material (2) are at least 20. 5. Scintilační detekční jednotka podle nároku 1 až 4,vyznačující se tím, že celková tloušťka scintilační detekční jednotky je alespoň 500 nm.Scintillation detection unit according to claims 1 to 4, characterized in that the total thickness of the scintillation detection unit is at least 500 nm.
CZ20110106A 2011-03-01 2011-03-01 Scintillation detection unit for detecting electrons, ions and photons of sandwich structure CZ303201B6 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20110106A CZ303201B6 (en) 2011-03-01 2011-03-01 Scintillation detection unit for detecting electrons, ions and photons of sandwich structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20110106A CZ303201B6 (en) 2011-03-01 2011-03-01 Scintillation detection unit for detecting electrons, ions and photons of sandwich structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2011106A3 true CZ2011106A3 (en) 2012-05-23
CZ303201B6 CZ303201B6 (en) 2012-05-23

Family

ID=46082629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20110106A CZ303201B6 (en) 2011-03-01 2011-03-01 Scintillation detection unit for detecting electrons, ions and photons of sandwich structure

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ303201B6 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016093902A2 (en) 2014-08-25 2016-06-16 Wisconsin Alumni Research Foundation Mass spectrometer detector using optically active membrane

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07106621A (en) * 1993-09-30 1995-04-21 Furukawa Electric Co Ltd:The Semiconductor light receiving element
EP1365260A4 (en) * 2001-01-31 2013-01-23 Hamamatsu Photonics Kk Electron beam detector, scanning type electron microscope, mass spectrometer, and ion detector
US7048872B2 (en) * 2002-09-16 2006-05-23 The Regents Of The University Of California Codoped direct-gap semiconductor scintillators
JP2004131567A (en) * 2002-10-09 2004-04-30 Hamamatsu Photonics Kk Illuminant, and electron beam detector, scanning electron microscope and mass spectrometer using the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016093902A2 (en) 2014-08-25 2016-06-16 Wisconsin Alumni Research Foundation Mass spectrometer detector using optically active membrane
EP3180798A4 (en) * 2014-08-25 2018-03-21 Wisconsin Alumni Research Foundation Mass spectrometer detector using optically active membrane

Also Published As

Publication number Publication date
CZ303201B6 (en) 2012-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Iveland et al. Direct measurement of Auger electrons emitted from a semiconductor light-emitting diode under electrical injection: identification of the dominant mechanism for efficiency droop
US10067246B2 (en) Scintillation detector for detection of ionising radiation
Ivanov et al. E‐beam pumped mid‐UV sources based on MBE‐grown AlGaN MQW
Lin et al. Interplay of point defects, extended defects, and carrier localization in the efficiency droop of InGaN quantum wells light-emitting diodes investigated using spatially resolved electroluminescence and photoluminescence
US11062892B2 (en) Charged particle detector including a light-emitting section having lamination structure, charged particle beam device, and mass spectrometer
Toprasertpong et al. Carrier time-of-flight measurement using a probe structure for direct evaluation of carrier transport in multiple quantum well solar cells
US10301542B2 (en) Scintillator and electron detector
Tak et al. Injection mechanisms in a III-nitride light-emitting diode as seen by self-emissive electron microscopy
Wang et al. Multiple angle analysis of 30-MeV silicon ion beam radiation effects on InGaN/GaN multiple quantum wells blue light-emitting diodes
EP3444835A1 (en) Spin-polarized high brightness electron generating photocathode and method for manufacturing for same
US11355309B2 (en) Sensor for electron detection
CZ2011106A3 (en) Scintillation detection unit for detecting electrons, ions and photons of sandwich structure
CZ2011834A3 (en) Scintillation detection unit with increased radioresistance
Pakhnevich et al. Emission of ballistic photoelectrons from p-GaN (Cs, O) with the effective negative electron affinity
JP6948675B2 (en) How to form a scintillator
Schenk et al. Cathodoluminescence of epitaxial GaN and ZnO thin films for scintillator applications
Talochka Transient processes in inorganic multicomponent crystalline scintillators and semiconductors
Rossi et al. Ion-luminescence properties of GaN films being developed for IPEM
Islam Increased Detectivity and Low Temperature Performance Analysis of SUB-20µm Micropixel Array AlGaN UV Photodiodes
Holt et al. Cathodoluminescence characterization of semiconductors
Bosman et al. Measurements of composition and electronic structure in an operating light-emitting diode using analytical electron microscopy
CZ307721B6 (en) Scintillation detector for detecting ionizing radiation
Zhu Optical and structural characterization of InGaN/GaN multiple quantum well structures irradiated by high energy heavy ions
Rossi Single Event Effect Assessment and Radiation Monitor with an Ion Photon Emission Microscope.
吴海燕 et al. Direct observation of the carrier transport process in InGaN quantum wells with a pn-junction