溴化鉈晶體生長與退火工藝研究.pdf

1、溴化鉈(TlBr)具有寬禁帶(2.68eV)、高原子序數(shù)(Tl:81,Br:35)、高密度(7.56g/cm3)、高電阻率(約1011?·cm)等特點,是一種非常有前途的半導體核輻射探測器材料。溴化鉈材料的熔點(460℃)低且具有簡單的ScCl型晶體結構,易采用熔體法生長晶體。溴化鉈探測器具有能量分辨率高、線性范圍廣、脈沖上升時間短、體積小等優(yōu)點,已廣泛地應用于核醫(yī)學、工業(yè)無損檢測、環(huán)境監(jiān)測、安全檢查、航空航天、天體物理等領域。晶體的質(zhì)

2、量是影響探測器性能的關鍵因素。
　　本文采用電控動態(tài)梯度法(EDG)進行溴化鉈晶體生長,研究了不同的安瓿錐角和生長氣氛對晶體生長質(zhì)量的影響。分別在12度、20度和36度錐角的石英安瓿中生長溴化鉈晶體,通過紅外透過光譜和X射線衍射圖譜分析得出在20度錐角的安瓿中生長的晶體質(zhì)量最好,通過對晶體不同部位的晶片的X射線衍射測試來探索晶體生長中的晶向統(tǒng)一化過程。然后在真空、空氣和氧氣氣氛下生長晶體,測試結果表明在氧氣氣氛下生長的晶體具有最好

3、的質(zhì)量,電阻率為5.64×1010Ωcm,室溫下對241Am的能譜響應為29.03％。
　　此外,本文還研究了退火溫度、退火氣氛對晶片性能的影響。分別在200、250、300、320和340℃下對晶片退火40小時,退火后晶片光學、電學性能得到了一定程度的提高,在320℃下退火具有最佳的效果。晶片在320℃不同氣氛(空氣、氬氣、氧氣)下退火的結果表明氧氣具有較好的退火效果。在退火過程中,氧氣擴散進入晶片中與Tl沉淀反應生成Tl2O,