Enhancing Charge Transfer Efficiency in CCDs Using Silvaco Simulations

Resumo

Neste trabalho, investigamos a eficiência da transferência de carga (CTE) de um dispositivo de carga acoplada (CCD) danificado por radiação e submetido a níveis de radiação de prótons típicos de detecção de partículas, geração de imagens nucleares e experimentos espaciais. O aprisionamento de portadores de carga por estados em massa é o principal fator que afeta a CTE em tais CCDs danificados. Nossa análise se concentrou em examinar a CTE como uma função do nível de sinal, da dose de radiação (concentração de armadilha) e da temperatura. Empregamos o software de simulação de semicondutores SILVACO usando um modelo numérico bidimensional para simular o processo de transferência dinâmica em um CCD de canal enterrado (BCCD) com um driver de pulso de relógio trifásico. A simulação, depois de definir os modelos físicos apropriados e os níveis sugeridos de armadilhas profundas na região do canal, demonstrou que o CTE apresenta uma dependência não linear do nível de sinal, com a ineficiência de transferência de carga (CTI) atingindo um pico de 7x10⁻⁶ a 135 K e alcançando um valor mínimo de 2x10⁻⁶ em torno de 200 K. Os resultados da simulação que obtivemos correspondem aos dados experimentais encontrados na literatura, o que nos proporciona uma compreensão profunda do impacto das armadilhas induzidas por radiação nos processos dinâmicos de transferência de carga em dispositivos acoplados a carga.