Contact Interface Engineering and Thermal Stability of Direct-Conversion CdZnTe X-Ray Detectors

L’adoption de la modalité d’imagerie médicale par tomographie calculée (CT) a permis, dans les dernières décennies, une révolution au niveau des processus de diagnostics. En effet, la reconstruction 3D des corps acquis permet non seulement une haute précision morphologique, mais offre également aux cliniciens des informations compositionnelles critiques. Malheureusement, les hauts dosages de rayons X nécessaires à l’obtention d’images de qualité limitent l’utilisation à grande échelle de cette modalité, étant donné les risques prévalents de com-plications associées aux radiations. L’utilisation de détecteurs à conversion directe afin de remplacer les détecteurs courants à base de scintillation promet de réduire les doses de radiation nécessaires à l’obtention d’images précises, en permettant le comptage de photons (PC) et d’obtenir l’information spectrale d’absorption. Les semiconducteurs à base de CdZnTe (CZT) sont à l’avant-garde des technologies de PC, dus à leur potentiel d’offrir un signal à haute résolution et faible bruit, conféré par leur numéro atomique élevé, leur haut niveau d’interaction avec les photons à haute énergie, et leur large résistivité intrinsèque. Malgré les qualités prometteuses pour le PC et l’implémentation au sein des scanners CT, maints défauts découlant du procédé de croissance du CZT, de sa manutention, ainsi que de la fabrication des détecteurs, doivent encore être optimisés. Les défauts au sein du cristal de CZT, tels que les inclusions de Te et les dislocations, en plus des défauts inhérents à la fabrication des détecteurs, tels que les états de surface et dislocations d’interface, agissent comme centres de génération de charges et de recombinaison de paires électron-trou, augmentant le courant noir et limitant, par le fait même, la collection des charges sous radiation. Ce projet tend alors à améliorer les détecteurs à radiation à base de CZT par le biais de l’ingénierie d’interface, afin d’obtenir des dispositifs avec un faible courant noir. Du coup, il tend également à comprendre les facteurs influençant ce dernier. En premier lieu, un procédé de fabrication de détecteurs à base de CZT a été développé afin d’obtenir de manière répétable des dispositifs de haute qualité, permettant ainsi de mener les études subséquentes sur les méthodes de fabrication et de passivation. Les méthodes retenues évitent notamment les techniques de gravure purement chimiques, dans le but de préserver la stœchiométrie des surfaces. La stabilité thermique desdits détecteurs a été évaluée afin de déterminer les facteurs limitants lors des différentes étapes de fabrication desdits détecteurs.