溴化鉈晶體生長(zhǎng)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(diǎn),是一種非常有前途的半導(dǎo)體核輻射探測(cè)器材料。溴化鉈材料的熔點(diǎn)(460℃)低且具有簡(jiǎn)單的ScCl型晶體結(jié)構(gòu),易采用熔體法生長(zhǎng)晶體。溴化鉈探測(cè)器具有能量分辨率高、線性范圍廣、脈沖上升時(shí)間短、體積小等優(yōu)點(diǎn),已廣泛地應(yīng)用于核醫(yī)學(xué)、工業(yè)無(wú)損檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、安全檢查、航空航天、天體物理等領(lǐng)域。晶體的質(zhì)

2、量是影響探測(cè)器性能的關(guān)鍵因素。
　　本文采用電控動(dòng)態(tài)梯度法(EDG)進(jìn)行溴化鉈晶體生長(zhǎng),研究了不同的安瓿錐角和生長(zhǎng)氣氛對(duì)晶體生長(zhǎng)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(zhǎng)溴化鉈晶體,通過(guò)紅外透過(guò)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(zhǎng)的晶體質(zhì)量最好,通過(guò)對(duì)晶體不同部位的晶片的X射線衍射測(cè)試來(lái)探索晶體生長(zhǎng)中的晶向統(tǒng)一化過(guò)程。然后在真空、空氣和氧氣氣氛下生長(zhǎng)晶體,測(cè)試結(jié)果表明在氧氣氣氛下生長(zhǎng)的晶體具有最好

3、的質(zhì)量,電阻率為5.64×1010Ωcm,室溫下對(duì)241Am的能譜響應(yīng)為29.03％。
　　此外,本文還研究了退火溫度、退火氣氛對(duì)晶片性能的影響。分別在200、250、300、320和340℃下對(duì)晶片退火40小時(shí),退火后晶片光學(xué)、電學(xué)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(jié)果表明氧氣具有較好的退火效果。在退火過(guò)程中,氧氣擴(kuò)散進(jìn)入晶片中與Tl沉淀反應(yīng)生成Tl2O,