在過(guò)去的十年里,碲鋅鎘(CdZnTe)半導(dǎo)體作為X射線和γ射線探測(cè)器吸引了越來(lái)越多的關(guān)注。相對(duì)于傳統(tǒng)上基于硅(Si)和鍺(Ge)的高性能光譜分析儀,CdZnTe探測(cè)器性能更好,擁有極高的探測(cè)效率和優(yōu)良的室溫性能,非常適合用于緊湊、可靠的檢測(cè)系統(tǒng)。CdZnTe材料對(duì)X射線和γ射線的探測(cè)效率非常高,高達(dá)90%,能量從10 KeV到1.5 MeV的光子都可以探測(cè)。隨著CdZnTe晶體的生長(zhǎng)工藝的進(jìn)步和探測(cè)器信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展,CdZnTe探測(cè)器對(duì)射線的探測(cè)能力也越來(lái)越好。當(dāng)前對(duì)CdZnTe的研究成為在半導(dǎo)體輻射探測(cè)領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容,受到國(guó)內(nèi)外的高度重視。首先,本文對(duì)輻射探測(cè)器的原理進(jìn)行了分類并簡(jiǎn)單介紹,介紹了碲鋅鎘探測(cè)器發(fā)展歷程,并說(shuō)明了近年來(lái)碲鋅鎘探測(cè)器的研究現(xiàn)狀,及碲鋅鎘探測(cè)器快速響應(yīng)特性的研究意義。其次,基于蒙特卡羅法,對(duì)MSM型的碲鋅鎘探測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行了計(jì)算,并分析了不同電場(chǎng)強(qiáng)度和入射粒子能量對(duì)響應(yīng)時(shí)間的影響。之后研究了共面柵極的柵寬和溝寬對(duì)碲鋅鎘探測(cè)器內(nèi)部電勢(shì)分布的影響,設(shè)置了多組結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比,得出結(jié)論:在工藝條件允許的情況下,柵寬和溝寬越小,非電荷感應(yīng)區(qū)越大,從而能收集更多的電子來(lái)產(chǎn)生感應(yīng)電荷。分析了邊緣效應(yīng)對(duì)共面柵型碲鋅鎘探測(cè)器的時(shí)間響應(yīng)特性的影響,并對(duì)普通的共面柵極進(jìn)行了優(yōu)化,改善了XY截面上電勢(shì)分布的傾斜現(xiàn)象。進(jìn)一步優(yōu)化了電極結(jié)構(gòu),得到了方環(huán)形的電極結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)為不僅在XY截面上,也在XZ截面上抵消了電勢(shì)分布的邊緣效應(yīng)。最后,MIS型的碲鋅鎘探測(cè)器與MS型漏電流比較,發(fā)現(xiàn)MIS型漏電流遠(yuǎn)小于后者,因此在后續(xù)的制備中選擇了MIS結(jié)構(gòu)。在退火環(huán)節(jié),設(shè)置不同退火時(shí)間,得到4種碲鋅鎘材料。比較制備的探測(cè)器響應(yīng)時(shí)間。從得到的脈沖波形可以發(fā)現(xiàn),這幾種探測(cè)器中,退火時(shí)間最長(zhǎng)的(8h),得到的響應(yīng)時(shí)間最好(1.136μs)。并分析了可能的原因:退火處理使得碲鋅鎘材料的缺陷減少,隨著退火的時(shí)間變長(zhǎng),得到的碲鋅鎘材料缺陷也變少。測(cè)試制得的碲鋅鎘探測(cè)器對(duì)X射線脈沖和高能電子束脈沖的響應(yīng)時(shí)間,在100V到600V的偏置電壓下得到的脈沖波形的上升沿均為189ns,證明了探測(cè)器的上升時(shí)間與偏壓大小和粒子種類無(wú)關(guān)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)隨偏壓的增大,響應(yīng)波形的脈沖后沿變陡。在外加偏壓600V時(shí)得到的響應(yīng)時(shí)間為189ns。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TL814

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7 霍艷霞;碲鋅鎘單晶納米壓/劃痕的分子動(dòng)力學(xué)模擬[D];大連理工大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2812547