Attivit sul Diamante a Roma Tre G Conte

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 S 2 DEL – Solid State and Diamond Electronics Lab. 1/15 ROMA TRE Università degli Studi

Contenuto ü Attività scientifiche in corso ü Dispositivi maturi per sviluppo ü Rivelatori UV e PSD ü MEDFETs, Op. FETs ü Dosimetri per IMRT ü Facilities disponibili Dosimetri S 2 DEL – Solid State and Diamond Electronics Lab. MESFETs 2/15 ROMA TRE Università degli Studi

Attività scientifiche in corso ØTransistori per alta frequenza e alta potenza (MEDFET) ØSwitch ottici di potenza (Op. FET) ØDispositivi per spettroscopia di raggi X ØImaging di sorgenti UV e X ØDosimetri per radioterapia e riferimenti secondari RAS SC-DG ØCaratterizzazione comparata CCD substrati epitassiali (Diapix) ØMatrici con I stadio pre-amplificazione on-chip (Diapix) S 2 DEL – Solid State and Diamond Electronics Lab. 3/15 ROMA TRE Università degli Studi

Qualità dei diamanti disponibili JDo. S: Distribuzione in energia dei difetti; Posizione del livello di Fermi. Meccanismi di trasporto della carica. Distribuzione difetti elettricamente attivi. S 2 DEL – Solid State and Diamond Electronics Lab. 4/15 ROMA TRE Università degli Studi

1 D UV PSD Vu (V) pos (mm) S 2 DEL – Solid State and Diamond Electronics Lab. 5/15 ROMA TRE Università degli Studi

Rivelatori UV a larga banda Responsivity ( A/W) 200 PC PE PC + P E 150 100 Metal grid A A 50 Ag/Au contacts 0 190 200 210 220 230 Wavelength (nm) 240 250 S 2 DEL – Solid State and Diamond Electronics Lab. 6/15 ROMA TRE Università degli Studi

Imaging di sorgenti UV. Vbias CVD-Diamond holes +- electrons - - Data acquisition S 2 DEL – Solid State and Diamond Electronics Lab. Imaging of a discharge UV source. 7/15 ROMA TRE Università degli Studi

Spettroscopia di raggi X S 2 DEL – Solid State and Diamond Electronics Lab. 8/15 ROMA TRE Università degli Studi

MEDFET T 41 -200 x 3. 6 mm (2005) Au 3. 6 µm Cr Poly-Diamond Vacuum -XD VHydrogenated Surface S 2 DEL – Solid State and Diamond Electronics Lab. V+ Diamond Cr EC EV Holes 2 DG 9/15 ROMA TRE Università degli Studi

MEDFETs (2009) -20 d. B/dec. Gain = 20 d. B @ 1 GHz Polycrystalline Diamond (RAS) f. MAX = 35 GHz f. MAX = 26. 3 GHz Single Crystal Diamond f. T = 13. 2 GHz S 2 DEL – Solid State and Diamond Electronics Lab. Gain = 16 d. B @ 1 GHz f. T = 10 GHz 10/15 ROMA TRE Università degli Studi

UV Power Switch WG=200 µm LG=4 µm Vgs=-0. 9 V UV-triggered Power Switch EL_G. Conte, et al. , 2010 G-S distance 4 µm G-D distance 12 µm - Vds 100 k. W Le. Croy 1 MW AC 193 nm Vgs S 2 DEL – Solid State and Diamond Electronics Lab. 11/15 ROMA TRE Università degli Studi

Dosimetri per IMRT Prototypes of radiation detectors for clinical dosimetry were constructed by using commercially available synthetic diamonds of different quality. S 2 DEL – Solid State and Diamond Electronics Lab. 12/15 ROMA TRE Università degli Studi

Progetto Diapix (WP 3) Realizzazione di rivelatori basati sul Diamante prodotto da V. Ralchenko (RAS, Mosca), come altro potenziale fornitore, almeno fino a dimensioni 1 cm 2 (Poly-Diamond polished s=2÷ 5 nm) e Mono da 36 mm 2, il quale è disponibile a fornire materiale nell’ambito di una più ampia collaborazione ufficiale. Vbias Diamond holes + - electrons Guard MESFETs S 2 DEL – Solid State and Diamond Electronics Lab. Si vuole poi valutare la possibilità di integrare il primo stadio di pre -amplificazione, con un MEDFET a canale superficiale direttamente On-Chip, 13/15 ROMA TRE Università degli Studi

Tecnologia (Clean Room Classe 10000) Astex S 1500 • 2. 45 GHz Microwave deposition and treatment system ASTEX S 1500 • 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 R 80 for substrates up to 100 cm 2. • UV Photolithography room (Class 1000/10000) equipped with: • Karl Suss MA 6 mask-aligner. • Direct writing system with He. Cd laser (max resolution 2. 5 m) • Spin coater for substrates up to 100 cm 2. • Pre-baking and post backing ovens • Confocal Olimpus Microscopy. • Wet etching station. . Sputtering S 2 DEL – Solid State and Diamond Electronics Lab. RIE Evaporatore 14/15 ROMA TRE Università degli Studi

Tecniche di caratterizzazione Electrical • Helium gas exchange Cryostat: I(V, T), C(V, w, T) • Impedance Spectroscopy, 1 m. Hz-10 MHz, Solartron FRA 1250, IS 1260, HP 4192 A, . • Karl-Suss Rp 8, Rucker-Rull probers. Optoelectronic • UV Transient photoconductivity (Ar. F laser 3 ns. , 2. 5 m. J/pulse), Le. Croy Wavepro 960. • Spectrally resolved photoconductivity, Spex Tandem 1687 b, 50 cm. • Spectral response UV-VIS-NIR (0. 6 -3. 5 e. V) Spex 1681, 25 cm. • X-ray modulated photoconductivity (f<1 k. Hz, Cu 8. 06 ke. V) • Time of Flight with 241 Am alpha particles under vacuum. • 90 Sr, 241 Am, 55 Fe PHD Diamond characterization (Ortec 142 IH, Amptek MCA PX 4). S 2 DEL – Solid State and Diamond Electronics Lab. 15/15 ROMA TRE Università degli Studi