Studio e analisi comparata di rivelatori UV basati su diamante sintetico

Negli ultimi anni, sono stati condotti molteplici studi sull’utilizzo di film in diamante sintetico come materiale sensibile nella rivelazione di radiazioni UV. Il diamante, infatti, presentando un gap di 5,48eV, offre ottime caratteristiche di reiezione alle possibili componenti spettrali visibili e di bassa presenza di corrente di buio. Purtroppo, il pieno utilizzo di tale materiale, è attualmente limitato dalla relativa lentezza dei dispositivi e dalla limitatezza della lunghezza di raccolta delle cariche fotogenerate. Nel diamante sintetico, infatti, permane un’elevata presenza di difetti e impurità che sono dovuti sia alla sua natura policristallina e quindi di legami di bordograno, sia alla qualità intrinseca dei film, e che risultano limitanti nel suo impiego come rivelatore.
Un possibile candidato per la soluzione delle problematiche sopra esposte è il diamante omoepitassiale singolo cristallo. L’assenza in questo materiale di difetti di bordograno può tradursi in lunghezze di raccolta maggiori e quindi in migliori prestazioni dei dispositivi.
A tal fine è stato condotto uno studio comparativo delle proprietà strutturali di un campione di diamante monocristallino Ib, prodotto con tecnica HPHT, e di uno policristallino cresciuto tramite tecnica CVD. In particolare, sono state effettuate misure di fotoluminescenza, shift Raman e di assorbimento nell’infrarosso tramite tecnica FTIR. I risultati di queste misure sono stati poi analizzati per valutare la qualità dei cristalli e metterla in correlazione con le prestazioni finali dei dispositivi. Perciò, sono state misurate le risposte in fotocorrente nel range 110-220nm e valutate le efficienze quantiche e le risposte temporali dei campioni sopra menzionati.
Nella presente ricerca è stato inoltre condotto uno studio comparativo delle diverse caratteristiche derivanti dalla realizzazione dei dispositivi tramite differenti deposizioni metalliche, come Au, Cr-Au, Al-Au e Ti. A tal fine sono state realizzati quattro dispositivi, basati su diamante CVD policristallino, che sono poi stati completamente caratterizzati dal punto di vista prestazionale.