硒化鎘（CdSe）單晶體的點缺陷研究.pdf

1、核輻射探測器是實驗核物理技術重要的探測元件，在科學研究、核安全、核醫(yī)學、環(huán)境監(jiān)測、空間飛行、采礦工業(yè)等領域發(fā)揮著不可或缺的作用，其對于核物理的發(fā)展亦具有重要的作用。目前，室溫半導體核輻射探測器以其能量分辨率好、探測效率高、體積小、重量輕、攜帶方便等優(yōu)點而成為各國核輻射探測器研究領域中發(fā)展的重點。 CdSe單晶體是有前途的制作室溫核輻射探測器的新材料之一。初步研究表明，CdSe單晶體具有較高的電阻率，載流子遷移率一壽命積較大，對高

2、能射線具有較高的阻止本領；CdSe探測器具有較低的漏電流，探測效率高，電荷收集效率也高，且沒有極化效應，工作穩(wěn)定性好。 為了能夠制作出合格的探測器，首先要生長出高質量的單晶體。如果單晶體存在較多的晶格缺陷，將導致高能射線輻照后在探測器靈敏區(qū)中產生載流子的復合幾率和俘獲幾率發(fā)生局部的劇烈變化，從而引起輸出脈沖幅度的漲落最終導致探測器分辨率變壞。同時也會使靈敏區(qū)中產生的載流子，在到達電極被收集之前就被復合或俘獲，使得載流子收集不完全

3、，甚至無法收集而引起能量分辨率變壞，脈沖幅度減小。 實驗表明，用氣相法生長CdSe單晶是一種簡單而有效的方法。但CdSe單晶體由于其熔點比較高，熔化時還具有較高的蒸氣壓，加之Se、Cd又具有比較高而不相等的蒸氣壓，因此生長過程中容易偏離化學計量比，從而易形成空位等晶格缺陷。本文采用變溫霍爾效應對CdSe單晶體的電學性能進行了較為深入的研究，獲得了點缺陷的初步信息。研究結果表明，室溫下CdSe單晶體的電阻率為10<'7>Ω cm量

4、級，霍爾遷移率為619.9cm<'2>(Vs)<'-1>，室溫下禁帶寬度約為1.7eV。CdSe單晶體中Se空位可能作為施主存在，雜質電離能E<,d>為24.7meV，補償度C為23.7％，表現出隨著雜質濃度的增加，雜質電離能減少的趨勢。CdSe晶體的導電類型為n型，是由II—Ⅵ族化合物典型的自補償效應引起的。 對CdSe晶片進行了不同源區(qū)氣氛(Se、Cd氣氛)下的退火研究，采用正電子湮沒技術、傅立葉變換紅外光譜等對退火前后的

5、CdSe晶片樣品進行測試研究，通過比較退火前后晶片的變化，分析了CdSe單晶體點缺陷的性質。結果表明，CdSe單晶體中占優(yōu)勢的本征點缺陷為二價的se空位V<,so>cd空位V<,cd>通過V<,cd> Se<,cd>+V<,se>形成Se反位原子Se<,cd>，它形成的深施主能級位置為E<,t>≈0.46eV。 四川大學晶體實驗室承擔了國家863計劃“硒化鎘單晶體生長及其室溫核輻射探測器器件研究”項目，本文工作為其中部分內容，