ESRF - Pixelated CdZnTe

IMEM collabora con ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) per la realizzazione di rivelatori pixelati basati su CdZnTe (CZT) per la realizzazione di immagini. ESRF e altri importanti enti di ricerca stanno studiando materiali ad alto numero atomico Z per rimpiazzare gli attuali sistemi di rivelazione basati sul silicio che, purtroppo, hanno un’efficienza limitata ad energie superiori a 20 keV. D'altro canto le proprietà elettriche e l’omogeneità dei cristalli di CZT rendono ardua la realizzazione di dispositivi con un'area elevata (> 1 cm²), con una risoluzione spaziale elevata (< 100 µm) e con una risoluzione energetica ottimale.

Il ruolo di IMEM in questa collaborazione comprende diversi aspetti di questo progetto.

• Studio del materiale.
  IMEM sta valutando differenti cristalli di CZT, sia commerciale che cresciuto presso i propri laboratori con la tecnica Boron Oxide Encapsulated Vertical Bridgman. Diversi detector sono stati realizzati a partire dai diversi materiali, in modo da poter confrontare le loro prestazioni e determinare il miglior candidato.
• Patterning degli elettrodi.
  I rivelatori realizzati hanno un pitch di 55 μm e 75 μm. Mentre questa risoluzione spaziale è facilmente ottenibile su silicio, è estremamente ardua su CZT. La preparazione della superficie (lappatura/lucidatura), la deposizione del contatto e il patterning foto-litografico devono essere accuratamente calibrati per ottenere tali risultati. IMEM ha sviluppato una specifica procedura di fabbricazione per ottenere tali detector in collaborazione con due2lab srl.

• Caratterizzazione del cristallo e del detector.
  IMEM esegue differenti caratterizzazioni prima, durante e dopo la realizzazione del dispositivo finito per assicurare l’elevata qualità. I cristalli sono ispezionati con la microscopia a infrarossi per determinare la concentrazione e la distribuzione di difetti nel materiale di partenza (dislocazioni, inclusioni di tellurio). La qualità delle superfici prima e dopo la deposizione dei contatti è controllata tramite ispezione ottica. Infine, l’andamento tensione/corrente del sensore viene misurato.