碲鋅鎘晶體的缺陷及其退火研究.pdf

1、碲鋅鎘(Cd<,1-x>Zn<,x>Te，簡(jiǎn)寫CZT)晶體是一種性能優(yōu)異的三元化合物半導(dǎo)體室溫核輻射探測(cè)器材料。它具有電阻率高、暗電流低、熱穩(wěn)定性好、帶隙寬且可調(diào)、探測(cè)射線能量分辨率較高等諸多優(yōu)異的性能，適用于制作X射線和Y射線探測(cè)器。近年來(lái)倍受到人們的關(guān)注，并成為目前世界研究的前沿?zé)狳c(diǎn)。然而，由于czT體生長(zhǎng)溫度高、熱導(dǎo)率低、各組元尤其是Cd具有較高的平衡蒸氣壓、Zn組分的分凝系數(shù)大、晶面堆垛能低等因素，而導(dǎo)致生長(zhǎng)的CZT晶體中存在各

2、種各樣的缺陷。 本文針對(duì)CZT晶體主要缺陷以及產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析，利用金相顯微鏡和掃描電鏡對(duì)生長(zhǎng)的CZT晶體中的缺陷形貌進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)其中存在位錯(cuò)、晶界、孿晶界、沉淀以及夾雜等缺陷。通過(guò)對(duì)晶體紅外透過(guò)率、紫外-可見光吸收、電阻率測(cè)試及腐蝕坑密度計(jì)算顯示，剛生長(zhǎng)的CZT晶體缺陷密度高，電阻率低，難以直接用于制作室溫核輻射探測(cè)器。 為了獲得適于制作探測(cè)器的高質(zhì)量CZT晶體，對(duì)生長(zhǎng)的晶體進(jìn)行了退火改性研究。根據(jù)對(duì)CZT晶體

3、退火機(jī)制的分析和退火工藝參數(shù)的選擇，對(duì)生長(zhǎng)的CZT晶體分別在不同氣氛中進(jìn)行了退火實(shí)驗(yàn)。首次采用正電子湮沒技術(shù)對(duì)退火前后的CZT晶片分別進(jìn)行了湮沒壽命譜測(cè)試，同時(shí)分別用紅外分光光度計(jì)和高阻儀對(duì)退火前后的CZT晶片的光學(xué)和電學(xué)性能進(jìn)行TN試，結(jié)果表明，富Cd同成分源Cd<,1-X>Zn<,X>Te粉末包裹CZT晶體，在700℃退火120h和在單質(zhì)Zn氣氛中600℃退火120h，能有效地減少或消除CZT晶體中的缺陷，改善其均勻性，提高其光學(xué)和

4、電學(xué)性能，使其適合室溫核輻射探測(cè)器的制作。 采用退火前后的CZT晶體制備了探測(cè)器，并在室溫下對(duì)<'241>Am源輻射進(jìn)行了能譜響應(yīng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)退火和未退火的CZT晶體制作的探測(cè)器均對(duì)<'241>Am源有能譜響應(yīng)。其中未退火的晶體制作的探測(cè)器，對(duì)<'241>Am源輻照呈現(xiàn)一條連續(xù)響應(yīng)譜線；退火后的晶體制作的探測(cè)器對(duì)<'241>Am59.5KeV的能量分辨率為36.58％。表明CZT晶體的退火對(duì)提高探測(cè)器的性能具有重要的理論意義和