碲锌镉探测器的制备及性能研究论文

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1、四川大学硕士学位论文碲锌镉探测器的制备及性能研究韦永林完成日期2005年5月18日培养单位四川大学指导教师朱世富教授专、丨1，凝聚态物理研究方向-光电材料与器件授予学位日期年月曰四川大学硕士学位论文r~7757€0碲锌镉探测器的制备及性能研究凝聚态物理专业研究生：韦永林指导教师：朱世富教授碲锌镉（CdZnTe)核辐射探测器具有能量分辨率高、本征探测效率高、可在常温下使用、体积小等优点，因此可广泛应用于核安全、环境监测、天体物理和医学成像等领域。R前，CdZnTe(CZT)探测器成为世界各国研究的热点之一。本文研究了光电导型和面垒型CdZnTe核辐射探测器

2、的制备工艺及其性能表征。研究发现：对CdZiiTe晶片采用不同的处理方法，将会影响其电学性能。机械粗抛的晶片电阻率很低，溴甲醇腐蚀或H202钝化处理对粗抛的晶片能显著的提高其电阻率，但对精抛的晶片处理后其电阻率变小；对经过溴甲醇腐蚀后的晶片再进行H202钝化会降低腐蚀后晶片的电阻率；XPS测试发现溴甲醇腐蚀后的晶片表面会形成富Tc层。对所制得的光电导型CdZnTe探测器件进行I-V特性测试，发现功函数小于P型高阻CdZnTe的金属Au、In能与经过溴甲醇腐蚀过的CdZnTe半导体形成欧姆接触，且金属沉积在半导体上后进行退火处理有利T欧姆接触的形成。I-T

3、特性测试发现，在探测器所用的CdZnTe半导体材料内部离价带顶0.539eV处有一深受主能级，即电子俘获能级。上述结果对CdZnTe探测器的制备有较重要的新借鉴作用。对所制得的光电导型CdZnTe探测器进行能谱测试，得到241Am59.5KeV能峰的谱图，但分辨率还不够理想，估计是由于所用探测器材料内存在俘获能级，严重影响探测器对光牛载流子的有效收集而造成。由于CdZnTe生长温度高、热导率低、离子性强、堆垛层错能低等不利于晶体生长的因素，造成生长的单晶体内不可避免的存在缺陷，形成俘获能级，四川大学硕七学位论文成为光电导型探测器的主要问题。为了克服上述问

4、题就需要有一个强的电场，同时要使探测器的漏电流无明显增加。当器件加反向偏压时，金属半导体接触的面垒型探测器就存在着这样的电场。因此，本文首次研究了面垒型CdZnTe探测器的制备新工艺及其性能表征。对所制得的面垒型CdZnTe探测器进行I-V测试,结果发现在经过溴甲醇腐蚀过的晶片表面上溅射Au不能形成肖特基势垒；然而，在经过机械精抛的晶片表面上溅射Au能形成肖特基势垒，表现出良好的二极管特性；这说明表面态对制备面垒型CdZnTe探测器有着重要的影响。采用AgilentTechnology型号4284AC-V测试仪在500KHZ对制得的面垒型CdZnTe探测

5、器进行C-V测试，在深耗尽区电容值很小，这表明制得的探测器有较高的响应速度。对制得的面垒型CdZnTe探测器进行能谱测试，对24iAtn源有明显响应，但没有得到峰图。从理论上讲，面垒型结构探测器有利于光生载流子的收集，提高其分辨率。然而，我们制得的面垒型CdZnTe探测器没有得到峰图，这表明还需对制备工艺进一步深入的研究。通过本论文课题的研究，可知CdZnTe探测器的性能不仅取决f单晶体的质量，如电阻率、均匀性、载流子迁移率寿命积（ht)等，而且探测器的结构和制备工艺对其性能的影响也至关重要；面垒型探测器制备X.艺是获得高性能CdZnTe探测器的有效新方

6、法，值得继续研究。关键词：CdZnTe探测器光电导面垒制备工艺四川大学硕士学位沦文CdZnTeDetectorPreparationandPerformanceStudyMajor；CondensedStatePhysicsPostgraduate:WeiYong-linTutor:ProfessorZhuShi-faCdZnTe(CZT)nucleardetectorhasacapacityofhighenergyresolution,highdetectionefficiency,littlebulk,andcanworkedatroomtemper

7、ature,thereforeitiswidelyusedtonuclearsafety；,environmentmonitoring,astrophysics，andmedicineimagingsystem.Atthepresenttime，theCZTdetectorisahottopicofstudyintheworld.Firstly,thispaperhasstudiedthepreparationtechnologyandperformancetestingofphotoconductionandfacerampartCZTdetector

8、.Wefindthatthewafers,whicharedealedwithb