Enhancing Charge Transfer Efficiency in CCDs Using Silvaco Simulations

Resumen

En este trabajo investigamos la eficiencia de transferencia de carga (CTE) de un dispositivo de acoplamiento de carga (CCD) dañado por la radiación y sometido a niveles de radiación de protones típicos de la detección de partículas, la obtención de imágenes nucleares y los experimentos espaciales. El atrapamiento de portadores de carga por estados masivos es el principal factor que afecta al CTE en estos CCD dañados. Nuestro análisis se centró en examinar el CET en función del nivel de señal, la dosis de radiación (concentración de trampas) y la temperatura. Empleamos el software de simulación de semiconductores SILVACO utilizando un modelo numérico bidimensional para simular el proceso de transferencia dinámica en un CCD de canal enterrado (BCCD) con un controlador de impulsos de reloj trifásico. La simulación, después de establecer los modelos físicos apropiados y los niveles de trampa profunda sugeridos en la región del canal, demostró que el CTE exhibe una dependencia no lineal del nivel de señal, con la ineficiencia de transferencia de carga (CTI) alcanzando un máximo de 7x10⁻⁶ a 135 K y llegando a un valor mínimo de 2x10⁻⁶ alrededor de 200 K. Los resultados de la simulación que obtuvimos coinciden estrechamente con los datos experimentales encontrados en la literatura, proporcionándonos una comprensión profunda del impacto de las trampas inducidas por la radiación en los procesos de transferencia de carga dinámica en dispositivos de carga acoplada.