非晶硒薄膜X射線光電轉(zhuǎn)換特性的研究.pdf

1、X射線用于醫(yī)療領(lǐng)域由來(lái)已久，目前的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)以X射線透視成像技術(shù)發(fā)展歷史最長(zhǎng)、成像技術(shù)最完備，已在我國(guó)各大省市及縣級(jí)醫(yī)院普及。而隨著醫(yī)療影像的數(shù)字化發(fā)展，作為數(shù)字成像（DR）的核心組件—X射線探測(cè)器技術(shù)已成為研究熱點(diǎn)。目前X線平板探測(cè)器(FPD：Flat Panel Detector)技術(shù)，以其高效低成本、實(shí)時(shí)成像、清晰度高等特點(diǎn)受到廣泛歡迎，而a-Se作為直接轉(zhuǎn)換型平板探測(cè)器較 a-Si間接型平板探測(cè)器成像質(zhì)量更高，其核心組成即為非

2、晶硒薄膜。本文以為獲得性能較高的非晶硒薄膜為目的，對(duì)非晶硒薄膜的生長(zhǎng)機(jī)理、生長(zhǎng)條件、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、影響其晶化的因素做了深入的了解和一系列探索性的實(shí)驗(yàn)，最終獲得了熱穩(wěn)定性和光電探測(cè)效率較好非晶硒薄膜。
　　本文首先研究了非晶硒薄膜的生長(zhǎng)條件和目前存在的問(wèn)題，非晶硒薄膜存在熱穩(wěn)定性較差，高于常溫時(shí)(35℃左右)就會(huì)晶化的最主要問(wèn)題。因此首先對(duì)制備薄膜的系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，不僅增加了水冷系統(tǒng)和網(wǎng)孔形擋板，且獲得了蒸發(fā)源和襯底之間的最佳間距，使之

3、既不影響成膜效率，又不影響非晶硒的成膜質(zhì)量。
　　其次，本文對(duì)單質(zhì)非晶硒薄膜的成膜速率對(duì)非晶硒薄膜晶化的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，分別測(cè)量其阻值、XRD和光電流，發(fā)現(xiàn)隨著薄膜的沉積速率的降低，薄膜的暗電阻率升高，且光電流密度也隨之升高。推斷可能是由于蒸發(fā)速率較低時(shí)，氣體分子到達(dá)襯底時(shí)溫度也較低，成核率較低，非晶化程度更好，最后所生成的膜更趨于穩(wěn)定。隨后又對(duì)其進(jìn)行不同溫度的退火實(shí)驗(yàn)，最后確定出最佳蒸發(fā)速率為50?/S，所成的薄膜可耐40℃

4、的溫度。
　　接著，我們對(duì)非晶硒薄膜進(jìn)行了摻雜研究，探索了摻雜元素銻(Sb)的不同濃度比對(duì)薄膜晶化和熱穩(wěn)定性的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定摻雜質(zhì)量百分比在3.5％~6.1%時(shí)薄膜的性能最優(yōu)。對(duì)其進(jìn)行退火實(shí)驗(yàn)，所制備的摻雜非晶硒薄膜可耐50℃的高溫。
　　最后，本文所制得的摻雜非晶硒薄膜，在12.5V/μm的電場(chǎng)強(qiáng)度以內(nèi)，薄膜的暗電流密度小于5nA/cm2。在恒定場(chǎng)強(qiáng)10V/μm的情況下，在最低曝光計(jì)量(管電流為50mA，管電壓為50K