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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 7/2015

01.07.2015

Dark current mechanisms in amorphous selenium-based photoconductive detectors: an overview and re-examination

verfasst von: M. Z. Kabir

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 7/2015

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Abstract

The transient and steady-state dark current behaviors in various amorphous selenium (a-Se) detectors are analyzed by developing mathematical models considering all possible mechanisms (e.g., carrier depletion, thermal generation, and carrier injection from electrodes) and charge carrier transport properties of a-Se. The theoretical models are validated by comparing them with recently published measured transient and steady-state dark currents in various a-Se detectors. The fittings of the models with the experimental results reveal various important material and device properties such as the optimum trap depth and concentrations in the blocking layers for faster stabilization and lower dark current, and the effective barrier height between the metal/a-Se contacts. The thermal generation current is significantly higher in avalanche detectors (at extremely high fields) than that in conventional detectors. The effective blocking layers for both holes and electrons are necessary for the minimum level of the dark current. The minimum dark current is determined by the thermal generation current. The thermal generation current can be lowered by reducing the mid gap defect states.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat S.O. Kasap, J.B. Frey, G. Belev, O. Tousignant, H. Mani, J. Greenspan, L. Laperriere, O. Bubon, A. Reznik, G. DeCrescenzo, K.S. Karim, J.A. Rowlands, Sensors 11, 5112 (2011)CrossRef S.O. Kasap, J.B. Frey, G. Belev, O. Tousignant, H. Mani, J. Greenspan, L. Laperriere, O. Bubon, A. Reznik, G. DeCrescenzo, K.S. Karim, J.A. Rowlands, Sensors 11, 5112 (2011)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat I. Saito, W. Miyazaki, M. Onishi, Y. Kudo, T. Masuzawa, T. Yamada, A. Koh, D. Chua, K. Soga, M. Overend, M. Aono, G.A.J. Amaratunga, K. Okano, Appl. Phys. Lett. 98, 152102 (2011)CrossRef I. Saito, W. Miyazaki, M. Onishi, Y. Kudo, T. Masuzawa, T. Yamada, A. Koh, D. Chua, K. Soga, M. Overend, M. Aono, G.A.J. Amaratunga, K. Okano, Appl. Phys. Lett. 98, 152102 (2011)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat A. Reznik, W. Zhao, Y. Ohkawa, K. Tanioka, J.A. Rowlands, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 20, S63 (2009)CrossRef A. Reznik, W. Zhao, Y. Ohkawa, K. Tanioka, J.A. Rowlands, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 20, S63 (2009)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat S.A. Mahmood, M.Z. Kabir, O. Tousignant, J. Greenspan, IEEE Trans. Nucl. Sci. 59, 597 (2012)CrossRef S.A. Mahmood, M.Z. Kabir, O. Tousignant, J. Greenspan, IEEE Trans. Nucl. Sci. 59, 597 (2012)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat S.O. Kasap, J.A. Rowlands, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 11, 179 (2000)CrossRef S.O. Kasap, J.A. Rowlands, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 11, 179 (2000)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat V.I. Mikla, V.V. Mikla, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 20, 1095 (2009)CrossRef V.I. Mikla, V.V. Mikla, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 20, 1095 (2009)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat G.S. Belev, B. Fogal, K.V. Koughia, R.E. Johanson, S.O. Kasap, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 14, 841 (2003)CrossRef G.S. Belev, B. Fogal, K.V. Koughia, R.E. Johanson, S.O. Kasap, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 14, 841 (2003)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat M.Z. Kabir, S.O. Kasap, J.A. Rowlands, in Photoconductors for X-ray Image Detectors, eds. by Kasap, Capper. Springer Handbook of Electronic and Photonic Materials, chap. 48 (Springer, 2006) M.Z. Kabir, S.O. Kasap, J.A. Rowlands, in Photoconductors for X-ray Image Detectors, eds. by Kasap, Capper. Springer Handbook of Electronic and Photonic Materials, chap. 48 (Springer, 2006)
9.
Zurück zum Zitat S.O. Kasap, J.B. Frey, G. Belev, O. Tousignant, H. Mani, L. Laperriere, A. Reznik, J.A. Rowlands, Phys. Status. Solidi. B 246, 1794 (2009)CrossRef S.O. Kasap, J.B. Frey, G. Belev, O. Tousignant, H. Mani, L. Laperriere, A. Reznik, J.A. Rowlands, Phys. Status. Solidi. B 246, 1794 (2009)CrossRef
10.
11.
Zurück zum Zitat J.B. Frey, G. Belev, O. Tousignant, H. Mani, L. Laperriere, S.O. Kasap, J. Appl. Phys. 112, 014502 (2012)CrossRef J.B. Frey, G. Belev, O. Tousignant, H. Mani, L. Laperriere, S.O. Kasap, J. Appl. Phys. 112, 014502 (2012)CrossRef
12.
13.
Zurück zum Zitat X. Zhu, H. Sun, D. Yang, J. Yang, X. Li, X. Gao, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 25, 3337 (2014)CrossRef X. Zhu, H. Sun, D. Yang, J. Yang, X. Li, X. Gao, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 25, 3337 (2014)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat K. Jandieri, O. Rubel, S.D. Baranovskii, A. Reznik, J.A. Rowlands, S.O. Kasap, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 20, S221 (2009)CrossRef K. Jandieri, O. Rubel, S.D. Baranovskii, A. Reznik, J.A. Rowlands, S.O. Kasap, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 20, S221 (2009)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat K. Kikuchi, Y. Ohkawa, K. Miyakawa, T. Matsubara, K. Tanioka, M. Kubota, N. Egami, Phys. Status. Solidi. C 8, 2800 (2011)CrossRef K. Kikuchi, Y. Ohkawa, K. Miyakawa, T. Matsubara, K. Tanioka, M. Kubota, N. Egami, Phys. Status. Solidi. C 8, 2800 (2011)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat M. Brinza, J. Willekens, M.L. Benkhedir, E.V. Emelianova, G.J. Adriaenssens, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 16, 703 (2005)CrossRef M. Brinza, J. Willekens, M.L. Benkhedir, E.V. Emelianova, G.J. Adriaenssens, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 16, 703 (2005)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat S.O. Kasap, B. Polischuk, D. Dodds, Rev. Sci. Instrum. 61, 2080 (1990)CrossRef S.O. Kasap, B. Polischuk, D. Dodds, Rev. Sci. Instrum. 61, 2080 (1990)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat S.A. Mahmood, M.Z. Kabir, O. Tousignant, H. Mani, J. Greenspan, P. Botka, Appl. Phys. Lett. 92, 223506 (2008)CrossRef S.A. Mahmood, M.Z. Kabir, O. Tousignant, H. Mani, J. Greenspan, P. Botka, Appl. Phys. Lett. 92, 223506 (2008)CrossRef
20.
23.
Zurück zum Zitat K.C. Kao, W. Hwang, Electrical Transport in Solids (Pergamon, England, 1981), p. 333 K.C. Kao, W. Hwang, Electrical Transport in Solids (Pergamon, England, 1981), p. 333
27.
28.
29.
Zurück zum Zitat J. Frey, An experimental and theoretical study of the dark current and X-ray sensitivity of amorphous selenium x-ray photoconductors, PhD thesis, University of Saskatchewan (2012) J. Frey, An experimental and theoretical study of the dark current and X-ray sensitivity of amorphous selenium x-ray photoconductors, PhD thesis, University of Saskatchewan (2012)
31.
Zurück zum Zitat G.E. Frank-Kamenetskaya, M.D. Vorontsov, I.P. Kalinkin, Russ. Phys. J. 33, 952 (1990) G.E. Frank-Kamenetskaya, M.D. Vorontsov, I.P. Kalinkin, Russ. Phys. J. 33, 952 (1990)
32.
Zurück zum Zitat H.-Z. Song, G.J. Adriaenssens, E.V. Emelianova, V.I. Arkhipov, Phys. Rev. B 59, 10607 (1999)CrossRef H.-Z. Song, G.J. Adriaenssens, E.V. Emelianova, V.I. Arkhipov, Phys. Rev. B 59, 10607 (1999)CrossRef
33.
Zurück zum Zitat K. Koughia, Z. Shakoor, S.O. Kasap, J.M. Marshall, J. Appl. Phys. 97, 033706 (2005)CrossRef K. Koughia, Z. Shakoor, S.O. Kasap, J.M. Marshall, J. Appl. Phys. 97, 033706 (2005)CrossRef
34.
Zurück zum Zitat G. Belev, S.O. Kasap, J. Optoelectron. Adv. Mater. 11, 1053 (2009) G. Belev, S.O. Kasap, J. Optoelectron. Adv. Mater. 11, 1053 (2009)
35.
Zurück zum Zitat S. Abbaszadeh, A. Tari, W.S. Wong, K.S. Karim, IEEE Trans. Electron. Devices 61, 3355 (2014)CrossRef S. Abbaszadeh, A. Tari, W.S. Wong, K.S. Karim, IEEE Trans. Electron. Devices 61, 3355 (2014)CrossRef
36.
Zurück zum Zitat S. Abbaszadeh, N. Allec, S. Ghanbarzadeh, U. Shafique, K.S. Karim, IEEE Trans. Electron. Devices 59, 2403 (2012)CrossRef S. Abbaszadeh, N. Allec, S. Ghanbarzadeh, U. Shafique, K.S. Karim, IEEE Trans. Electron. Devices 59, 2403 (2012)CrossRef
37.
Zurück zum Zitat O. Bubon, G. DeCrescenzo, J.A. Raowlands, A. Reznik, J. Non-Cryst. Solids 358, 2431 (2012)CrossRef O. Bubon, G. DeCrescenzo, J.A. Raowlands, A. Reznik, J. Non-Cryst. Solids 358, 2431 (2012)CrossRef
38.
40.
41.
42.
Zurück zum Zitat A.K. Bhatnagar, K.V. Reddy, V. Srivastava, J. Phys. D Appl. Phys. 18, L149 (1985)CrossRef A.K. Bhatnagar, K.V. Reddy, V. Srivastava, J. Phys. D Appl. Phys. 18, L149 (1985)CrossRef
Metadaten
Titel
Dark current mechanisms in amorphous selenium-based photoconductive detectors: an overview and re-examination
verfasst von
M. Z. Kabir
Publikationsdatum
01.07.2015
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 7/2015
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-015-2675-2

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