硒化鎘（CdSe）單晶體的點(diǎn)缺陷研究.pdf

1、核輻射探測器是實(shí)驗(yàn)核物理技術(shù)重要的探測元件，在科學(xué)研究、核安全、核醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測、空間飛行、采礦工業(yè)等領(lǐng)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(dǎo)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(diǎn)而成為各國核輻射探測器研究領(lǐng)域中發(fā)展的重點(diǎn)。 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(lǐng)；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(yīng)，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(zhì)量的單晶體。如果單晶體存在較多的晶格缺陷，將導(dǎo)致高能射線輻照后在探測器靈敏區(qū)中產(chǎn)生載流子的復(fù)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(dǎo)致探測器分辨率變壞。同時(shí)也會使靈敏區(qū)中產(chǎn)生的載流子，在到達(dá)電極被收集之前就被復(fù)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)比較高，熔化時(shí)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(xué)計(jì)量比，從而易形成空位等晶格缺陷。本文采用變溫霍爾效應(yīng)對CdSe單晶體的電學(xué)性能進(jìn)行了較為深入的研究，獲得了點(diǎn)缺陷的初步信息。研究結(jié)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(zhì)電離能E<,d>為24.7meV，補(bǔ)償度C為23.7％，表現(xiàn)出隨著雜質(zhì)濃度的增加，雜質(zhì)電離能減少的趨勢。CdSe晶體的導(dǎo)電類型為n型，是由II—Ⅵ族化合物典型的自補(bǔ)償效應(yīng)引起的。 對CdSe晶片進(jìn)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(shù)、傅立葉變換紅外光譜等對退火前后的

5、CdSe晶片樣品進(jìn)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(diǎn)缺陷的性質(zhì)。結(jié)果表明，CdSe單晶體中占優(yōu)勢的本征點(diǎn)缺陷為二價(jià)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(xué)晶體實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)了國家863計(jì)劃“硒化鎘單晶體生長及其室溫核輻射探測器器件研究”項(xiàng)目，本文工作為其中部分內(nèi)容，