Phonon contribution to nonionizing energy loss in silicon detectors

Abstract

Nonionizing energy loss (NIEL) has been applied to a number of studies concerning displacement damage effects in materials and devices. However, most studies consider only the contribution of displacement damage effects, neglecting the contribution from phonons. In this paper, a NIEL model, which considers the contribution of phonons, has been established using the Monte Carlo code SRIM. The maximum endurable fluence for silicon detectors has been estimated using the equivalent irradiation fluence compared with experimental data for the incident particles. NIEL is proportional to the equivalent irradiation fluence that the detector has received.

1-100 MeV Enerjili Proton-Silikon Etkileşmeleri ile Geritepen Üretiminin GEANT4 Benzetişimi

“…Farklı türde parçacıklar ışınlanarak, silikon aygıtların radyasyon dayanıklılığını araştıran çok sayıda çalışma yapılmıştır (Ruzin ve ark,.1999). Nötronlar ve elektronlar çalışmalarda çok daha yaygın olarak kullanılan ışınlama parçacıkları olmalarına rağmen, protonların hasar oluşturma hızları nötron ve elektronlara kıyasla çok daha fazla olduğundan, literatürde farklı enerji aralıklarında, ışınlama parçacığı olarak protonların kullanıldığı çalışmalar da mevcuttur (Messenger ve ark., 2004;Dodd, 2005;Virmontois ve Girard , 2010;Ivantchenko ve ark., 2012;Rong-Hua ve ark., 2015;Gao ve ark., 2017;Luneville ve ark., 2017;Caron ve ark., 2019). Bu çalışmada, 1-100 MeV enerji aralığındaki protonların silikonda nükleer esnek olmayan etkileşmeler ile oluştracağı nükleer geritepen atomların ve nükleer esnek süreçleri ile açığa çıkacak olan PKA'ların tür, miktar ve enerjilerinin GEANT4 benzetişim yoluyla bir tahmini yapılmıştır.…”