Ti/Au复合电极在CdZnTe (111)B面上的表面结构与性能研究

近年来,碲锌镉(CdZnTe)材料制成的探测器已经成为研究热点,适当的接触特性已经成为提高探测器性能的关键问题。本文主要探讨了弱n型CdZnTe晶体(111)B面Ti/Au复合电极的欧姆接触性能,采用两步沉积工艺制备Ti/Au复合电极。通过AFM、FIB/TEM、XPS、I-V等测试方法研究了电极与CdZnTe的界面结构、化学成分和电学性能。结果表明,Ti过渡层的引入可以减轻和改善晶片抛光过程中形成的损伤层,增加了电极与晶体之间的欧姆特性。相比于CdZnTe (111)B面上的Cr/Au复合电极,Ti/Au复合电极的粗糙度更低、接触界面更平整,晶格失配层厚度也更低。Ti中间层促进了金/半界面的互扩散现象, 有利于增加黏附性和降低肖特基势垒,并且在Ti/Au复合电极与CdZnTe接触的界面上没有观察到氧元素的存在。I-V测试表明Ti/Au复合电极具有更加良好的欧姆特性和更低的肖特基势垒。     

Te溶剂Bridgman法CdMnTe晶体核辐射探测器的制备和表征

碲锰镉(CdMnTe)作为性能优异的室温核辐射探测器材料,可用于环境监测和工业无损检测领域。本文中采用Te溶剂Bridgman法生长In掺杂Cd_0.9Mn_0.1Te晶体,制备成10 mm×10 mm×2 mm大小的室温单平面探测器,研究了该探测器对²⁴¹Am@59.5 keV γ射线源的能谱响应。通过表征红外透过率、电阻率以及探测器能谱响应等参数,综合评定了探测器用CdMnTe晶体的质量、电学和探测器性能。结果表明,晶片的红外透过率均在55%以上,最好可达到60%。采用湿法钝化,100 V偏压下的漏电流由钝化前的9.48 nA降为钝化后的7.90 nA,钝化后的电阻率为2.832×10¹⁰ Ω·cm。在-400 V反向偏压下,CdMnTe探测器对²⁴¹Am@59.5 keV γ射线源的能量分辨率在钝化前后分别为13.53%和12.51%,钝化后的电子迁移率寿命积为1.049×10^-3 cm²/V。研究了探测器的能量分辨率随电压的变化特性,当偏压≤400 V时,探测器的能量分辨率主要由载流子的收集效率决定,而当偏压>400 V时,能量分辨率由漏电流决定。本文研究结果表明,Te溶剂Bridgman法生长的CdMnTe晶体质量较好,电阻率和电子迁移率寿命积满足探测器制备需求。     

p型CdZnTe晶体(111)B面的Au/Zn复合电极的制备和研究

通过对p型CdZnTe(111)面的结构分析,用真空蒸发法在p型CdZnTe晶体(111)面制备出Au/Zn复合电极,运用金相显微镜、AFM测试、SEM剖面观察、EDS成分分析、Ⅰ-Ⅴ特性测试及势垒高度计算等多种手段研究了Au/Zn复合电极对金属和半导体接触性能的影响.结果表明,在P型CdZnTe(111)A面蒸镀Au电极,在B面蒸镀Au/Zn复合电极时获得的势垒高度最低,有效减小了富Te面对金半接触的影响.Au/Zn复合电极能获得比Au电极更理想的接触性能.     

CdZnTe伽马射线探测器的能谱特性分析

CdZnTe(CZT)探测器目前在国内外天体物理研究中占有重要的地位。本文采用蒙特卡洛软件GEANT4模拟了CZT伽马射线探测器对伽马射线的能谱响应,研究了电子和空穴的输运特性、外加偏压、探测器厚度等因素对平面型探测器的能谱特性的影响规律。结果表明,在电子收集效率较高时,能量分辨率明显受迁移率寿命积比值((μτ)_e/(μτ)_h)的影响,比值越小,能量分辨率越好。增加工作电压可以提高载流子的收集效率和探测器的能量分辨率。在电子收集效率较高时,增大厚度可以弱化空穴信号贡献,提高能量分辨率。漂移程与晶体厚度之比(μτ)_eE/d可以用来估算平面型CZT探测器对低能射线的收集效率,并计算出其对应关系。     

移动加热器法生长CZT晶体的成分及缺陷均匀性研究

采用移动加热器法,成功生长出尺寸为φ55 mm×70 mm的CdZnTe晶体.采用电子探针、光致发光谱等方法,测试了晶体径向的成分和缺陷分布,并与垂直布里奇曼法生长的同成分CdZnTe晶体进行了对比分析.结果表明,移动加热器法生长的CdZnTe晶体沿径向的成分和缺陷分布均匀,均优于垂直布里奇曼法生长的晶体.     

铝膜溅射功率对铝诱导CdZnTe薄膜结构及性能影响

采用磁控溅射法制备CdZnTe先驱薄膜/金属Al膜的层叠结构,利用铝诱导技术制备CdZnTe薄膜.通过原子力显微镜、X射线衍射、Raman光谱仪和半导体特性分析系统,研究了铝膜溅射功率对铝诱导CdZnTe薄膜结构及性能的影响.结果表明:随着铝膜溅射功率的增加,铝诱导CdZnTe薄膜表面的薄膜结晶质量、晶粒尺寸和薄膜电阻率先增大后减小.铝诱导晶化的效果与铝膜溅射功率有关,当铝膜溅射功率达到100 W,CdZnTe薄膜的晶化诱导效果最显著,薄膜结晶质量最好,晶粒尺寸最大.     

CdZnTe探测器晶片的表面处理工艺

报道了CdZnTe探测器晶片表面钝化工艺对其性能的影响.先采用金相砂纸和化学腐蚀剂对CdZnTe晶片进行机械和化学抛光,然后分别用H2O2溶液和NH4F/H2O2溶液对晶片进行湿法钝化;再用ZC36微电流测试仪和扫描电镜测试研究了不同钝化时间对CdZnTe晶片电学性质和表面形态的影响.结果发现:用NH4F/H2O2溶液对CdZnTe探测器晶片进行钝化30min,晶片表面形成一层完整的高阻氧化层,表面漏电流最小、晶体电阻率提高1～2个数量级,达到109～10Ω·cm,适合探测器的制备.     

水溶性CdZnTe量子点荧光猝灭法测定银离子的研究

以疏基丙酸(MPA)为修饰剂,制备了水溶性CdZnTe量子点,研究了pH值,回流时间对CdZnTe量子点荧光强度的影响.基于Ag离子对CdZnTe量子点的淬灭作用,建立了一种新的测定Ag离子的方法.在最优试验条件下,Ag离子浓度在2×10-7～2×10-6 mol/L时与CdZnTe量子点荧光强度呈线性关系,线性回归方程为△F ＝-7 ×10-5c+5×10-5,相关系数R＝0.9787.该量子点荧光分析方法简便快速、灵敏度高、选择性好.     

二次退火制备Ⅲ-Ⅴ族半导体量子点

利用离子注入法在一块Si(001)衬底上注入了In+和As+,注入能量分别为210keV,150keV,注入剂量6.2×1016cm-2,8.6×1016cm-2,另一块Si(001)衬底上注入Ga+和Sb+,注入能量分别为140keV,220keV,注入剂量分别为8.2×1016cm-2,6.2×1016cm-2,然后对样品分别经过一次退火和二次退火处理制备出了Si基量子点材料。用透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)观察了退火后量子点截面像,用PL探测量子点的光致发光谱,发现经二次退火生长的量子点微晶格结构和Si衬底损伤的修复均明显优于一次退火。     

低强度脉冲伽马辐射测量中LaCl_3、YAG∶Yb和CeF_3闪烁探测器优选

为了在低强度脉冲伽马辐射测量中获得更精密可靠的测试数据,对La Cl3(50 mm×30 mm)、YAG∶Yb(50mm×50 mm)两种新型闪烁探测器和常用Ce F3(45 mm×20 mm)闪烁探测器的灵敏度、伽马/中子甑别能力、时间响应特性、统计涨落等主要参量进行了实验测量和对比。实验测量结果表明:La Cl3闪烁探测器灵敏度最高;伽马/中子甑别能力比另两种闪烁探测器高1倍以上;时间响应与Ce F3闪烁探测器相当;统计涨落最小(测点注量率相当的情况下)。进行中子、伽马混合脉冲辐射场中的低强度脉冲伽马辐射测量时,三种闪烁探测器中,La Cl3闪烁探测器是一种更佳的实用候选闪烁探测器。