原位退火对CdZnTe 晶体性能的影响

doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2014.01.027

上海大学学报(自然科学版) ›› 2014, Vol. 20 ›› Issue (6): 701-706.doi: 10.3969/j.issn.1007-2861.2014.01.027

原位退火对CdZnTe 晶体性能的影响

张涛, 闵嘉华, 梁小燕, 滕家琪, 时彬彬, 王林军

上海大学材料科学与工程学院, 上海200072

收稿日期:2013-11-07 出版日期:2014-12-23 发布日期:2014-12-23
通讯作者: 闵嘉华(1961—), 男, 高级实验师, 博士生导师, 研究方向为半导体核辐射探测器材料. E-mail: minjh@mail.shu.edu.cn
作者简介:闵嘉华(1961—), 男, 高级实验师, 博士生导师, 研究方向为半导体核辐射探测器材料. E-mail: minjh@mail.shu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(11275122); 上海市科委基金重点资助项目(11530500200); 上海市教委科研
创新基金资助项目(12ZZ096)

Effect of In-situ Annealing on Properties of CdZnTe Crystals

ZHANG Thao, MIN Jia-Hua, LIANG Xiao-Yan, TENG Jia-Qi, SHI Bin-Bin, WANG Lin-Jun

School of Materials Science and Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, China

Received:2013-11-07 Online:2014-12-23 Published:2014-12-23

摘要/Abstract

摘要： 采用改进的垂直布里奇曼生长法生长CdZnTe(CZT)单晶, 并在晶体生长后期采取长时间的原位恒温退火. 采用红外透射显微镜、I-V 特性曲线以及多道能谱仪测试经过原位退火后的晶体内部Te 夹杂相分布、电阻率大小以及能谱响应. 结果表明, 原位退火可以大幅降低CZT 晶体内部大尺寸Te 夹杂相的密度, 晶体内绝大部分的Te 夹杂都集中在5 μm 以内. 此外, 原位退火后的晶体电阻率从4.54×10⁸Ω·cm上升至3.73×10¹⁰Ω·cm. 原位退火后的CZT晶体对 ²⁴¹Am@59.5 keV 射线表现出了良好的能量分辨率, 为7.29%.

关键词: CdZnTe, Te 夹杂相, 布里奇曼法, 探测器, 退火

Abstract: CdZnTe (CZT) single crystals were grown by a modified vertical Bridgman method. After the growth was completed, the crystals were annealed at a constant temperature for a long time. Infrared microscope, I-V characteristic curves, and multi-channel spectrometer were employed to analyze Te inclusions distribution in the crystal, electrical resistivity and spectroscopy response of CZT wafers. The results show that in-situ annealing can greatly decrease concentration of Te inclusions, and most of the Te inclusion sizes are less than 5 μm. In addition, electrical resistivity of CZT is increased from 4.54×10⁸to 3.73×10¹⁰ after annealing. The ²⁴¹Am@59.5 keV keV keV-ray pulse height spectra of CZT crystal after in-situ annealing reaches 7.29%.

Key words: anneal, Bridgman method, CdZnTe (CZT), detector, Te inclusions

中图分类号:

TB 34

张涛, 闵嘉华, 梁小燕, 滕家琪, 时彬彬, 王林军. 原位退火对CdZnTe 晶体性能的影响[J]. 上海大学学报(自然科学版), 2014, 20(6): 701-706.

ZHANG Thao, MIN Jia-Hua, LIANG Xiao-Yan, TENG Jia-Qi, SHI Bin-Bin, WANG Lin-Jun. Effect of In-situ Annealing on Properties of CdZnTe Crystals[J]. Journal of Shanghai University（Natural Science Edition）, 2014, 20(6): 701-706.

参考文献

[1] Shin H Y, Sun C Y. Temperature-gradient-solution grown CdTe crystals for gamma-ray detectors [J].Journal of Crystal Growth, 1998, 186: 67-78.

[2] Limousin O. New trends in CdTe and CdZnTe detectors for X- and gamma-ray applications [J].

Nucl Instrument Methods Phys Res A, 2003, 504: 24-37.

[3] Hermon H, Schieber M, Lee E Y, et al. CZT detectors fabricated from horizontal and vertical

Bridgman-grown crystals [J]. Nucl Instrum Methods Phys Res A, 2001, 458: 503-510.

[4] Benson J D, Cornfeld A B, Martinka M, et al. Ellipsometric analysis of CdZnTe preparation

for HgCdTe MBE growth [J]. Journal of Crystal Growth, 1997, 175/176: 659-664.

[5] Schlesinger T E, Toney J E, Yoon H, et al. Cadmium zinc telluride and its use as a nuclear

radiation detector material [J]. Materials Science & Engineering, 2001, 32: 103-189.

[6] 朱世富, 赵北君, 王瑞林, 等. 室温半导体核辐射探测器新材料及其器件研究[J]. 人工晶体学报,

2004, 33(1): 6-12.

[7] 王东, 闵嘉华, 梁小燕, 等. 溶液法制备CdZnTe 晶体中Te 夹杂相分析[J]. 上海大学学报: 自然科

学版, 2013, 19(1): 67-70.

[8] Bolotnikov A E, Camarda G S, Carini G, et al. Performance-limiting defects in CdZnTe

detectors [J]. IEEE Transactions on Nuclear Science, 2006, 54(4): 821-827.

[9] Zeng D M, Jie W Q, Zha G Q, et al. Effect of annealing on the residual stress and strain

distribution in CdZnTe wafers [J]. Journal of Crystal Growth, 2007, 305: 50-54.

[10] Yu P F, He Y H, Wang T, et al. Characterization of detector-grade CdZnTe: Al crystals

obtained by annealing [J]. Journal of Crystal Growth , 2011, 324: 22-25.

[11] Vydyanath H R, Ellsworth J A, Fisher R F. Vapor phase equilibria in the CZT alloy

system [J]. Journal of Electron Mater, 1993, 22(8): 1067-1073.

[12] Yadava R D S, Sundersheshu B S, Anandan M, et al. Precipitation in CdTe crystals studied

through Mie scattering [J]. Journal of Electronic Materials, 1994, 23(12): 1349-1357.

原位退火对CdZnTe 晶体性能的影响

Effect of In-situ Annealing on Properties of CdZnTe Crystals

PDF

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 11

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	李明琨, 柏高帅, 蒋欣颖. 基于作业负荷均衡的金融押运车辆调度问题[J]. 上海大学学报(自然科学版), 2019, 25(5): 836-850.
[2]	杨万锋, 杨骁. 基于不完备静态数据的结构损伤两阶段识别方法[J]. 上海大学学报(自然科学版), 2018, 24(5): 841-852.
[3]	韩亚娟, 杨宇航, 彭运芳. 考虑救援点资源分布的救援车辆路径优化[J]. 上海大学学报(自然科学版), 2018, 24(4): 655-664.
[4]	李杨1, 罗文芸1, 贾晓斌1, 张家磊1, 王林军2. 平面型CdZnTe探测器电荷收集效率对能谱测量的影响[J]. 上海大学学报(自然科学版), 2016, 22(2): 231-237.
[5]	陆舒逸, 李冬梅, 杨伟光, 黄璐, 金晶, 王晨, 陈阳, 史伟民. HgI₂探测器的共面栅电极设计及有限元模拟优化[J]. 上海大学学报(自然科学版), 2015, 21(5): 657-662.
[6]	张敏, 秦娟, 孙钮一, 张小丽, 史伟民. 磁控溅射法制备Half-Heusler化合物半导体TiCoSb薄膜[J]. 上海大学学报(自然科学版), 2013, 19(1): 71-74.
[7]	於凡枫，金晶，史伟民，瞿晓雷，许月阳. 多循环快速热退火诱导普通玻璃衬底非晶硅薄膜晶化[J]. 上海大学学报(自然科学版), 2012, 18(3): 327-330.
[8]	武卓，杨洪兵，郑国莘. 多中继放大转发协同通信系统功率分配方法[J]. 上海大学学报(自然科学版), 2012, 18(1): 20-25.
[9]	李莉娟，刘立华，夏强强，翟启杰. 脉冲磁场退火对取向硅钢磁性能的影响[J]. 上海大学学报(自然科学版), 2011, 17(1): 35-38.
[10]	魏新华,郭加宏. 模拟退火遗传算法的泵站优化运行[J]. 上海大学学报(自然科学版), 2009, 15(1): 32-36.
[11]	王潮;王海玲;时向勇;龚旭. 群体智能的无线传感网路由算法[J]. 上海大学学报(自然科学版), 2007, 13(4): 434-438 .