TlBr單晶生長機理及其室溫核輻射探測器制備研究.pdf

1、溴化鉈（TlBr）材料具有禁帶寬度大、原子序數(shù)高、密度大等特點，近年來成為了國際上室溫探測器材料的研究熱點。本文采用共沉淀法制備TlBr粉體，采用簡化的電控動態(tài)梯度法（Electro Dynamic Gradient，EDG）進行TlBr晶體的生長，并制備了TlBr探測器元件。針對TlBr探測器晶體制備中的幾個關鍵技術及問題，本文進行了系統(tǒng)性的研究及理論分析。
　　本文首先分析了TlBr晶體的EDG法生長的機制，證明了EDG法生長

2、TlBr晶體可用于室溫探測器制備。為獲取TlBr晶體的取向分布信息，結合了電子背散射衍射（Electron Back Scattering Diffraction，EBSD）與步進式二維X射線反射衍射光斑兩種表征方法。以晶體生長動力學相關理論為基礎，通過分析TlBr晶體的取向分布信息，掌握了TlBr晶體的EDG法生長機制。
　　實驗采用TlNO3及HBr為原料以溶液共沉淀法制備了TlBr粉體，研究了TlNO3與HBr的摩爾比、氫溴

3、酸濃度及粉體烘干溫度對TlBr粉體性質(zhì)的影響，對粉體進行了XRD、SEM及熱失重表征，利用范特霍夫方程對實驗中的現(xiàn)象進行了分析解釋，并建立了在一定合成條件下粉體中Tl/Br原子比與反應物摩爾比的線性關系。
　　為解決TlBr晶體生長過程中Br組分的揮發(fā)問題，本文利用粉體合成工藝研究的結果合成Br過量的粉體進行TlBr晶體的EDG法生長。通過對晶體的紅外透過率、紫外-可見光透過光譜及XRD圖譜等表征，研究了粉體中Br元素過量比對Tl

4、Br晶體質(zhì)量的影響，結果表明Br過量粉體對Br組分揮發(fā)具有很好補償作用。
　　本文對EDG法生長TlBr晶體的關鍵工藝參數(shù)進行了優(yōu)化，研究了生長溫度梯度、生長速率對晶體質(zhì)量的影響，并采用晶體生長動力學相關理論對結果進行了討論分析。由于雙溫區(qū)晶體生長爐梯度區(qū)的溫度梯度在生長過程中保持不變，EDG法制備的晶體質(zhì)量與生長速率的關系與布里其曼法的有所不同。
　　文章最后測試了TlBr探測器元件的電學性能及室溫下的能譜響應。通過測量探