Attività sul Diamante a Roma Tre

1. Attività sul Diamante a Roma Tre G. Conte Dipartimento di Fisica Via della Vasca Navale, 84 – 00148 Roma [CNR-IFN, INFN, CNISM] V. G. Ralchenko, RAS (Mosca) E. Giovine, CNR-IFN (Roma) D.M. Trucchi, CNR-IMIP (Roma) CAEN – Viareggio, 24 Giugno 2011

2. Contenuto • Attività scientifiche in corso • Dispositivi maturi per sviluppo • Rivelatori UV e PSD • MEDFETs, OpFETs • Dosimetri per IMRT • Facilities disponibili Dosimetri MESFETs

3. Attività scientifiche in corso • Transistori per alta frequenza e alta potenza (MEDFET) • Switch ottici di potenza (OpFET) • Dispositivi per spettroscopia di raggi X • Imaging di sorgenti UV e X • Dosimetri per radioterapia e riferimenti secondari • Caratterizzazione comparata CCD substrati epitassiali (Diapix) • Matrici con I stadio pre-amplificazione on-chip (Diapix) RAS SC-DG

4. Qualità dei diamanti disponibili JDoS: Distribuzione in energia dei difetti; Posizione del livello di Fermi. Meccanismi di trasporto della carica. Distribuzione difetti elettricamente attivi.

5. Vu(V) pos (mm) 1D UV PSD

6. Metal grid 200 150 A 100 Responsivity (A/W) Ag/Au contacts 50 0 190 200 210 220 230 240 250 Wavelength (nm) A PC PE PC + PE Rivelatori UV a larga banda

7. Vbias CVD-Diamond electrons - holes +     - - - - Data acquisition Imaging di sorgenti UV. Imaging of a discharge UV source.

8. Spettroscopia di raggi X

9. Au 3.6 µm Cr Poly-Diamond -XD Vacuum EC V- V+ Diamond Hydrogenated Surface EV Cr Holes 2DG MEDFET T41-200x3.6 mm (2005)

10. MEDFETs (2009) -20 dB/dec. PolycrystallineDiamond (RAS) -20 dB/dec. fMAX = 35 GHz Gain = 20 dB @ 1 GHz Gain = 16 dB @ 1 GHz fMAX = 26.3 GHz Single Crystal Diamond fT = 10 GHz fT = 13.2 GHz

11. UV Power Switch WG=200 µm LG=4 µm Vgs=-0.9 V G-S distance 4 µm G-D distance 12 µm UV-triggered Power Switch EL_G. Conte, et al., 2010 - Vds 100 kW LeCroy 1MW AC 193 nm Vgs

12. Dosimetri per IMRT Prototypes of radiation detectors for clinical dosimetry were constructed by using commercially available synthetic diamonds of different quality.

13. Progetto Diapix (WP3) Realizzazione di rivelatori basati sul Diamante prodotto da V. Ralchenko (RAS, Mosca), come altro potenziale fornitore, almeno fino a dimensioni 1 cm2 (Poly-Diamond polished s=2÷5 nm) e Mono da 36 mm2, il quale è disponibile a fornire materiale nell’ambito di una più ampia collaborazione ufficiale. Vbias Diamond - electrons holes + Guard Si vuole poi valutare la possibilità di integrare il primo stadio di pre-amplificazione, con un MEDFET a canale superficiale direttamente On-Chip, MESFETs

14. Tecnologia (Clean Room Classe 10000) Astex S1500 • 2.45 GHz Microwave deposition and treatment system ASTEX S1500 • DC and RF sputtering system with two magnetron 2” head. • PVD evaporation apparatus with two independent ovens. • Quartz tubular heating furnace (1200 °C) with Argon flow. • Reactive Ion Etching (RIE) Plasmalab R80 for substrates up to 100 cm2. • UV Photolithography room (Class 1000/10000) equipped with: • Karl Suss MA6 mask-aligner. • Direct writing system with HeCd laser (max resolution 2.5 m) • Spin coater for substrates up to 100 cm2. • Pre-baking and post backing ovens • Confocal Olimpus Microscopy. • Wet etching station.. RIE Sputtering Evaporatore

15. Tecniche di caratterizzazione • Electrical • Helium gas exchange Cryostat: I(V,T), C(V,w,T) • Impedance Spectroscopy, 1 mHz-10 MHz, Solartron FRA 1250, IS1260, HP4192A, . • Karl-Suss Rp8, Rucker-Rull probers. • Optoelectronic • UV Transient photoconductivity (ArF laser 3ns., 2.5 mJ/pulse), LeCroy Wavepro 960. • Spectrally resolved photoconductivity, Spex Tandem 1687b, 50 cm. • Spectral response UV-VIS-NIR (0.6-3.5 eV) Spex 1681, 25 cm. • X-ray modulated photoconductivity (f<1kHz, Cu 8.06 keV) • Time of Flight with 241Am alpha particles under vacuum. • 90Sr, 241Am, 55Fe PHD Diamond characterization (Ortec 142IH, Amptek MCA PX4).