溴化鉈晶體的電控梯度法生長研究.pdf

1、溴化鉈具有高平均原子序數(shù)(Tl:81,Br:35),高密度(7.56g/cm3),高電阻率(~1010Ω.cm),寬禁帶寬度(2.68eV)等優(yōu)點(diǎn),是一種很有希望的核輻射探測(cè)用材料。然而,如何制備純度高、質(zhì)量好的大尺寸TlBr單晶一直是TlBr核輻射探測(cè)器研究的一個(gè)難題。本文結(jié)合雙溫區(qū)管式爐及電控梯度法,圍繞溴化鉈單晶的生長工藝展開研究,探索出了適合大尺寸溴化鉈單晶生長的適宜工藝流程。
　　本文著重研究了電控梯度法生長高質(zhì)量溴化鉈

2、單晶的工藝流程,制備出Φ12mm的溴化鉈晶體。X射線衍射表明晶體晶向單一、結(jié)構(gòu)完整。通過對(duì)晶體生長工藝條件的對(duì)比研究,摸索出了適宜TlBr單晶生長的適宜工藝參數(shù):實(shí)驗(yàn)設(shè)備為雙溫區(qū)管式爐及含15~25°錐角的密閉石英安瓿;原料為純度在99.99％以上的TlBr粉體。生長爐溫場(chǎng)呈線性梯度分布,溫度梯度為10~13℃/cm,原料熔融溫度在470℃~520℃之間,熔融態(tài)的原料以1.5℃/h的速率降溫至450℃,然后以15~25℃/h的速率降溫至

3、330℃,保溫6~10h,最后用6~8h冷卻至室溫。
　　結(jié)合對(duì)晶體的光學(xué)和電學(xué)性能測(cè)試,著重研究了降溫速率對(duì)晶體性能的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):當(dāng)速率較慢時(shí),新生晶體容易產(chǎn)生位錯(cuò)、層錯(cuò)、塑性相變等缺陷,降低晶體的透光性及載流子傳輸;當(dāng)速率較快時(shí),由于雜質(zhì)分凝不充分及多晶核共同成長,晶體電阻率底,次生晶向較多。實(shí)驗(yàn)得出,1.5℃/h是適合Φ12mm直徑溴化鉈單晶生長的適宜降溫速率。
　　本文對(duì)退火也做了少量研究,通過對(duì)比在100℃-4