温度对CdZnTe载流子输运特性和能谱特性的影响

采用垂直布里奇曼法生长的CdZnTe(CZT)单晶,制备出单平面探测器。在210～300K温度范围内,测试了不同外加偏压作用下探测器的漏电流,并计算了低压下CZT的体电阻率。同时,在不同电场作用下,测试了CZT探测器对未经准直的241 Am@5.48 MeVα粒子脉冲响应信号的上升时间,计算出电子迁移率为1 360cm2/V-1s-1,并进一步推算出电子寿命随温度的变化规律。在220～300K温度范围内,对比了CZT探测器对241 Am@59.5keVγ射线的能谱响应结果,分析了载流子传输特性及器件性能随温度的变化规律。结果表明,在298～253K温度范围内,降低温度可以提高晶体的体电阻率,减少探测器工作时的漏电流,进而提高探测器的能量分辨率;但当温度低于253K时,电子寿命τe加剧减小,此时由上升时间起伏而引起的全能峰的展宽不能被忽略,导致探测器性能恶化。     

CdTe(110)表面原子与电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算了CdTe(110)表面的原子和电子性质.结果表明,CdTe(110)理想表面在禁带中出现两个明显的表面态,弛豫后表层Cd原子和Te原子p态电子发生转移,Cd原子趋向于sp2平面杂化构型,Te原子趋向p3杂化的锥形构型.经过表面弛豫大大降低了表面能,增大了表面功函数,表面占据态和表面空态分别被推进价带顶之下和导带底之上,导致弛豫表面没有明显的表面态.     

退火处理对CdZnTe晶体光电性能的影响

研究了生长态CdZnTe晶体在经历了不同温度和时间的Cd/Zn和Te气氛退火后,其光电性能的变化规律.研究表明,在Cd/Zn气氛下退火180 h后,CdZnTe晶体中直径在5μm以上的Te夹杂的密度减小了1个数量级,晶体的体电阻率由1010 Ω·cm减小至～107 Ω· cm.同时发现,Cd/Zn源区的温度决定了退火后晶体在500～4000cm-1范围内红外透过率曲线的平直状态,这可能与晶体中的Cd间隙缺陷浓度相关,而与晶体中的载流子浓度和夹杂/沉淀相状态无关.在Te气氛下退火时,发现晶体的红外透过率的平直状态与晶体电阻率的对数lg(ρ)呈近似线性关系,同样可归因于退火过程中Cd间隙缺陷的浓度变化.     

CdZnTe(110)面表面原子弛豫和表面态的研究

通过真空Ar+离子刻蚀获得理想清洁的(110)表面,采用低能电子衍射(LEED)观察了(110)面表面原子结构,观察到(110)面表面未发生重构.采用光电子能谱技术验证了(110)面表面原子结构发生了弛豫.采用角分辨光电子谱(angle-resolved photoemission spectropy)实验测量出在费米能级以下0.9eV处存在峰宽约为0.8eV的表面态.并估算出其表面电荷密度约为6.9×1014cm-2,亦即表面Te和Cd(Zn)原子各有一个悬键.     

CdZnTe晶体(111)面摇摆曲线不唯一现象研究

CdZnTe晶体通常利用其(333)晶面的X射线衍射摇摆曲线来检测(111)晶面的结晶质量.本文根据CdZnTe晶体(333)面摇摆曲线实验结果,首次提出了CdZnTe晶体摇摆曲线的不唯一现象.摇摆曲线的这种不唯一现象是样品绕(111)面法线方向旋转360.过程中,晶体的(333)面和(333)面在同一衍射几何中都发生了布拉格衍射,优化扫描后得出两个摇摆曲线.分析了CdZnTe晶体(333)面和(-333)面对X射线散射能力,得出CdZnTe晶体(333)面的衍射强度小于(-333)面的衍射强度,所以在同等实验条件下,对同一CdZnTe晶片(333)面的摇摆曲线的强度比(333)面摇摆曲线的强度低.     

室温核辐射CdZnTe像素探测器的研制

采用布里奇曼法生长的CdZnTe(CZT)单晶,制成室温核辐射像素探测器.首先通过红外透过显微(IRTM)成像、电阻率测量以及单元探测器能谱响应测试等手段,综合评定了探测器用CZT晶体的质量,结果表明,晶片富Te相密度为28.43 mm-2且尺寸分布较均匀,电阻率为1010 Ω·cm;电子迁移率寿命积为1.07×10-...     

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。     

CsPbBr3单晶薄膜制备及其X射线探测性能研究

X射线探测在医疗、工业无损检测、国土安全等领域具有重要意义。制备高灵敏度的X射线探测器可以降低X射线剂量,在医疗和安检中至关重要。本文系统研究了采用空间限域法制备的高质量CsPbBr₃单晶薄膜,并用该薄膜制备出了性能良好的X射线探测器。借助偏光显微镜、扫描电子显微镜及其配备的能谱系统和背散射电子衍射系统对薄膜的形貌、厚度、成分和取向进行了分析。研究发现所制备的单晶薄膜表面平整、光滑,元素分布均匀,晶体取向均一。利用该薄膜制备的探测器具有较高电阻率(约7.23×10⁸ W·cm)和极高的灵敏度(约2 610 μC·Gy^-1·cm^-2)。     

Au/p-CZT晶体的光致发光以及电学性能研究

对比了CZT晶片经腐蚀与钝化表面处理的PL谱,结果表明NH4F/H2O2作为CZT晶体表面钝化剂,钝化后CZT晶体表面陷阱态密度减小到最低程度,同时减小了与Cd空位复合有关的深能级杂质浓度。用Agilent 4339B高阻仪进行CZT晶片I-V特性测试以及Agilent 4294A高精度阻抗分析仪进行CZT晶片的C-V特性测试,结果表明钝化均能不同程度提高Au/p-CZT接触的势垒高度,减小了漏电流。主要原因是在CZT表面钝化生成的TeO2氧化层增加接触势垒高度,并减小了电荷因隧道效应而穿过氧化层的几率。     

CdZnTe晶体光致发光谱"负热淬灭"现象研究

采用改进的垂直布里奇曼法生长了直径为60 mm的CdZnTe晶体,测试了其在10 K～150 K范围的PL谱.对760 nm和825 nm处的峰积分强度随温度变化关系进行研究发现,在30～50 K范围内,PL谱峰的强度呈现反常温度依赖现象,即随着温度的升高而减小,也就是所谓的"负热淬灭"现象,这在CdZnTe晶体中属首次观察到.进一步分析表明,随着温度的增加,其PL谱强度变化的过程包含了三个无辐射过程和一个负热淬灭过程.与没有发生"负热淬灭"现象的CdZnTe晶体对比,两者XRD图谱呈现明显差异.讨论了发生负热淬灭现象的原因以及可能路径.