射线探测用碲锌镉晶体及其器件研究

采用改进的布里奇曼(B ridgm an)方法进行锌组分为0.15碲锌镉(Cd0.85Zn0.15Te)晶体的生长。通过严格控制晶体生长过程中Cd的蒸气分压,使得所生长的碲锌镉晶体在结晶质量方面达到了较好的水平。对其性能进行测试,红外透射比T>60%、沉积相密度<1×104/cm2、位错腐蚀坑密度DEPD<6×104/cm2、X射线衍射双晶回摆曲线半峰全宽FWHM<20 arcsec、电阻率ρ>1010Ω.cm。利用所生长的晶体初步制作了平面型单元碲锌镉射线探测器,所用晶体的尺寸为5 mm×5 mm×2.5 mm,制成的探测器在室温下对125I和241Am放射源进行了探测测量。对125I放射源,探测出了强度为74.5%的27.5 keV的γ射线特征峰,不能仔细分辨出强度为39.8%的27.2 keV的γ射线特征结构;对241Am放射源,探测出了59.5 keV的γ射线特征峰,分辨率优于6 keV,半峰全宽FWHM<10%,同时还能检测出Te、Cd的X射线逃逸的混合峰以及241Am低能Te-K系、Np-L系的两个X射线特征峰。     

Cd气氛退火对CdZnTe晶片质量影响

在CdZnTe晶体生长时,有时会产生大颗粒的沉积相,严重的影响了CdZnTe晶片的质量,通过电子探针测试证明其为Cd沉积相。采用Cd气氛退火来消除Cd沉积相,可以改善CdZnTe晶片的质量。实验发现：在较高的温度（600℃）条件下,退火可以有效的消除大颗粒（〉5μm）的Cd沉积相,改善CdZnTe晶片红外透过率、X射线双晶回摆曲线半峰宽（FWHM）和腐蚀坑密度（EPD）。在此条件下对CdZnTe晶片进行退火,有助于提高CdZnTe晶片的性能。     

Cd饱和气氛退火对碲锌镉晶体导电类型转变界面的影响

在富Te生长条件下,通过垂直布里奇曼法制备的部分碲锌镉晶体内存在导电类型转变界面.采用富Te液相外延技术在含有导电类型转变界面的碲锌镉衬底上生长碲镉汞薄膜,制成的红外焦平面探测器响应图上存在明显的响应不均匀分界面.碲锌镉晶体的导电类型转变由缺陷类型的不同引起,为消除碲锌镉衬底的导电类型转变界面,提升碲镉汞红外焦平面的成...     

原位退火对碲锌镉晶体第二相夹杂缺陷的影响

采用传统布里奇曼法生长碲锌镉晶体,在配料过程中添加适当过量的Cd,并在晶体生长结束阶段的降温过程中加入晶锭原位退火工艺,晶体的第二相夹杂缺陷得到了有效抑制.根据晶体第二相夹杂缺陷的形成机理,结合热扩散理论和碲锌镉晶体的P-T相图,研究了退火温度对晶体第二相夹杂缺陷密度和粒度(尺寸)的影响,获得了抑制碲锌镉晶体第二相夹杂...     

红外材料器件

采用红外显微镜、X射线双晶回摆衍射法、X射线貌相术对CdZnTe衬底中的沉淀相、亚结构、组分偏析等缺陷进行了研究,并对用此衬底液相外延的HgCdTe薄膜作了测试。结果显示: CdZnTe衬底中亚晶界处聚集的位错在外延生长中呈发散状向薄膜中延伸,造成了薄膜形成亚晶界和更大面积的由位错引起的晶格畸变应力区域,影响了薄膜结构的完整性。     

CdZnTe晶片中沉积相分布特性的研究

利用红外显微镜分别对富Cd和富Te配料生长的两组碲锌镉晶片的沉积相进行观察,对观察结果做统计分析,发现两组晶片中的沉积相在形状和分布情况方面有很大差别,采用数据拟合的方法发现两组CdZnTe晶片中不同尺寸的沉积相颗粒的密度满足指数分布.     

压力引起的CdZnTe(111)表面局部形变

本文报道了在碲锌镉(CZT)晶片(111)Cd面上发现的等边三角形和四边形形变,并在CZT(111)面上做了压力实验.结果表明我们所发现的多边形是碲锌镉在压应力作用下产生的,不仅可以在(111)Cd面出现,也可以在(1 11)Te面出现.文中从经典的晶体范性形变理论和面心立方闪锌矿结构晶体所具有的滑移特性出发,阐明了出现在CZT(111)Cd面的多边形的形成机理,其内角必为60°或120°.并对磨抛工艺提出了改进意见.     

CdZnTe衬底沉积相成分分析

采用扫描电子显微镜技术对Cd Zn Te单晶片中的沉积相进行成分分析研究,结果表明通过红外显微系统观察到的Cd Zn Te晶片中常见的"放射状"沉积相和"链状"沉积相Cd含量富集,确认为Cd沉积相;另外,扫描电镜能谱仪对沉积相颗粒分析表明,Cd Zn Te晶体中的杂质元素易在Cd沉积相中富集。     

Cd1-xZnxTe晶体中由本征缺陷引起的导电类型转变界面研究

在富Te生长条件下,采用垂直布里奇曼法（vertical Bridgman method, VB）生长的部分碲锌镉（Cd_1-xZn_xTe, CZT）晶体内存在导电类型转变界面。为深入探讨碲锌镉晶体导电类型转变界面形成的原因,结合晶体导电类型和红外光谱透过率的测试结果与第一性原理的理论计算进行分析,结果表明,碲锌镉晶体内的导电类型转变界面是晶体生长过程中形成的Cd空位（V_Cd）缺陷与Cd间隙（Cd_i）缺陷导致的。在富Te条件的生长过程中,Cd空位缺陷易于形成,碲锌镉晶体材料中含有大量的Cd空位缺陷,材料的导电型为p型。在晶体生长结束阶段的降温过程中,Cd原子会扩散至碲锌镉晶体中,促进了Cd间隙缺陷的形成,在碲锌镉晶体材料中形成Cd间隙缺陷,导致晶体材料的导电性转变为n型。     

碲锌镉衬底缺陷对液相外延碲镉汞薄膜结构的影响

采用红外显微镜、X射线双晶回摆衍射法、X射线貌相术对CdZnTe衬底中的沉淀相、亚结构、组分偏析等缺陷进行了研究,并对用此衬底液相外延的HgCdTe薄膜作了测试。结果显示：CdZnTe衬底中亚晶界处聚集的位错在外延生长中呈发散状向薄膜中延伸,造成了薄膜形成亚晶界和更大面积的由位错引起的晶格畸变应力区域,影响了薄膜结构的完整性。