Detectores de semiconductor - Damián...
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Detectores de semiconductor
Damián Gulich
Experimentos Cuánticos II
2008
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Tipos de interacción - 1
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Tipos de interacción - 2
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Tipos de interacción – 3
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Arreglo cristalino
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Modelo simple (1D)
El potencial de Kronig-Penney
Las soluciones para k y E a la ecuación de
Schrödinger con este potencial infinito periódico son las que satisfacen:
Donde
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En el caso de potenciales tipo delta ( )
Solución gráfica al potencial de Kronig-Penney para a = 1nm y V0b = 0.2 nm-eV. Se muestra la energía E, versus ka/π y F, que debe ser igual a cos(ka), de donde se pueden identificar las zonas permitidas.
E
Evacío
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Definición
Un semiconductor es un material cuyos niveles electrónicos tienen una estructura de bandas: una banda de valencia, un salto de energía del orden de 1 eV y una banda de conducción.
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Diagrama de bandas de energía para (a) Ge, (b) Si and (c) GaAs (arsenuro de galio)
Energía como función de k, a lo largo de las direcciones cristalográficas principales. Hay bandas completas, vacías y parcialmente llenadas. Se puede simplificar puesto que el comportamiento del semiconductor está gobernado predominantemente por los electrones de la más alta banda casi llena y de la más baja banda casi vacía. Esto está indicado con los signos + y -, que corresponden a la carga de los portadores en esas bandas.
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Impurezas
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Detectores de semiconductor
La radiación eleva un electrón de la banda de valencia a la banda de conducción dejando una vacancia. Expuestos a un campo externo, se produce una corriente que puede ser convertida en un pulso eléctrico.
Rango de longitudes de onda Material
Lambda
[nm] Si 0.2 - 1.1 Ge 0.4 - 1.8 InAs 1.0 - 3.8 InSb 1.0 - 7.0 InSb (77K) 1.0 - 5.6 HgCdTe (77K) 1.0 -25.0
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Resolución
Espectro gamma de una fuente de 60Co tomada
(a) con un detector de cetellador de NaI(Tl)
(b) con un detector de semiconductor de GeLi.
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Aplicaciones
Los fotones y partículas gargadas ionizan la materia • Gases: se producen pares electrón-ion • Semiconductores: se crean pares electrón-vacancia
• Permiten medir posición y energía • La energía de creación de pares en semiconductores es
menor que en gases • La alta densidad de los sólidos significa gran probabilidad
de interacción • Son fácilmente integrables a circuitos.
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Física de altas energías
Cada tira de detectores tipo “pixel” da un rastreo de posición.
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Astronomía de rayos X
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Fluorescencia por rayos X
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Marte
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Espectro del suelo de Marte
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