發(fā)布時(shí)間：2023-03-19 05:07

　　Cd_1-xZn_xTe(CdZnTe,簡(jiǎn)稱CZT)半導(dǎo)體探測(cè)器由于其在室溫下優(yōu)良的光電性能,在10 keV¹ MeV的硬X射線及γ射線探測(cè)領(lǐng)域,如核醫(yī)學(xué)成像、場(chǎng)站安檢、輻射檢測(cè)等方面受到了高度重視。隨著晶體生長(zhǎng)及后處理工藝的進(jìn)步,大體積(20×20×15 mm³)、高電子遷移率壽命積(>10^-22 cm²/V)的CdZnTe晶體已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化應(yīng)用。探測(cè)器響應(yīng)的不均勻性成為限制CdZnTe探測(cè)器性能特別是成像一致性的主要問題之一。本文主要圍繞Te夾雜和帶電粒子輻照損傷這兩個(gè)導(dǎo)致CZT探測(cè)器響應(yīng)不均勻性的重要因素開展研究,重點(diǎn)分析了不同工作條件下其對(duì)探測(cè)器光電性能的定量影響規(guī)律,揭示了其惡化探測(cè)器載流子輸運(yùn)特性的內(nèi)在機(jī)理,并基于此提出了改善探測(cè)器響應(yīng)均勻性的思路及方法。采用α粒子誘導(dǎo)電荷技術(shù)分析了Te夾雜對(duì)載流子輸運(yùn)過程的影響特性,并基于此提出了考慮擴(kuò)展缺陷空間分布、俘獲電荷量影響的修正Hecht方程。與復(fù)旦大學(xué)現(xiàn)代物理研究所合作實(shí)現(xiàn)了離子束誘導(dǎo)電荷...

【文章頁數(shù)】：159 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
論文的主要?jiǎng)?chuàng)新與貢獻(xiàn)
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 化合物半導(dǎo)體探測(cè)器基本工作原理以及對(duì)材料的要求
    1.3 CdZnTe化合物半導(dǎo)體核輻射探測(cè)器
        1.3.1 CdZnTe晶體基本物理屬性
        1.3.2 CdZnTe作為室溫核輻射探測(cè)器的優(yōu)勢(shì)
    1.4 CdZnTe半導(dǎo)體在核輻射探測(cè)領(lǐng)域的發(fā)展及應(yīng)用
        1.4.1 空間探測(cè)
        1.4.2 核醫(yī)學(xué)成像
        1.4.3 核安全
        1.4.4 其他
    1.5 影響CdZnTe探測(cè)器性能均勻性的常見因素
        1.5.1 成分偏析
        1.5.2 點(diǎn)缺陷不均勻分布
        1.5.3 結(jié)構(gòu)缺陷
            1.5.3.1 Te夾雜相
            1.5.3.2 Te沉淀相
            1.5.3.3 亞晶界
            1.5.3.4 其他缺陷
        1.5.4 制備工藝
        1.5.5 其他因素
    1.6 CdZnTe晶體中帶電粒子誘導(dǎo)輻照損傷研究
        1.6.1 帶電粒子與物質(zhì)的相互作用
        1.6.2 帶電粒子輻照損傷產(chǎn)生機(jī)制
        1.6.3 帶電粒子輻照損傷對(duì)CZT探測(cè)器性能的影響
    1.7 本文研究思路及內(nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 引言
    2.2 離子束誘導(dǎo)電荷技術(shù)
    2.3 微區(qū)電流-電壓測(cè)試及試樣處理
    2.4 γ能譜測(cè)試
    2.5 紅外透射顯微成像
    2.6 開爾文探針力顯微鏡
    2.7 光致發(fā)光譜
    2.8 熱激電流譜
第3章 Te夾雜對(duì)CdZnTe探測(cè)器載流子輸運(yùn)特性的影響
    3.1 引言
    3.2 Hecht方程
    3.3 基于擴(kuò)展缺陷影響的修正Hecht方程
    3.4 Te夾雜對(duì)電子收集效率的影響
        3.4.1 CdZnTe探測(cè)器電荷收集與Te夾雜對(duì)應(yīng)關(guān)系
        3.4.2 探測(cè)器偏壓對(duì)Te夾雜誘導(dǎo)電荷損失的影響
        3.4.3 不同偏壓下Te夾雜俘獲電荷量的定量描述
    3.5 Te夾雜對(duì)像素探測(cè)器I-V特性的影響
        3.5.1 Te夾雜對(duì)不同尺寸像素漏電流的影響
        3.5.2 Te夾雜影響像素探測(cè)器I-V特性的機(jī)理分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 Te夾雜對(duì)CdZnTe晶體電勢(shì)分布的影響及機(jī)理
    4.1 引言
    4.2 不同表面處理對(duì)于Te夾雜電勢(shì)分布測(cè)量結(jié)果的影響
    4.3 Te/CdZnTe界面電學(xué)特性分析
        4.3.1 Te/CdZnTe界面附近電場(chǎng)及空間電荷分布
        4.3.2 Te/CdZnTe界面處能帶分布及對(duì)載流子輸運(yùn)特性的影響
        4.3.3 不同偏壓下Te/CdZnTe界面附近電勢(shì)分布
    4.4 Te夾雜形狀與Te/CdZnTe電勢(shì)差之間關(guān)系
        4.4.1 Te/CdZnTe電勢(shì)差與Te夾雜形狀依賴關(guān)系
        4.4.2 不同晶向Te/CdZnTe界面電勢(shì)分布
        4.4.3 不同晶向Te/CdZnTe界面勢(shì)壘產(chǎn)生差異的機(jī)理探討
        4.4.4 Te/CdZnTe電勢(shì)差與不同晶向接觸晶面電勢(shì)差之間關(guān)系模型
        4.4.5 不同形狀完整Te夾雜對(duì)于載流子輸運(yùn)特性的影響
    4.5 本章小結(jié)
第5章 2MeV質(zhì)子誘導(dǎo)輻照損傷對(duì)CdZnTe探測(cè)器性能均勻性的影響及機(jī)理
    5.1 引言
    5.2 2MeV質(zhì)子與CdZnTe晶體相互作用計(jì)算結(jié)果
    5.3 2MeV質(zhì)子輻照損傷對(duì)CdZnTe探測(cè)器性能的影響
        5.3.1 實(shí)驗(yàn)過程
        5.3.2 輻照損傷區(qū)域脈沖高度譜隨輻照劑量的變化
        5.3.3 微區(qū)輻照損傷對(duì)宏觀脈沖高度譜以及電荷收集效率分布均勻性的影響
        5.3.4 質(zhì)子誘導(dǎo)輻照損傷惡化探測(cè)器性能均勻性的機(jī)理分析
    5.4 2MeV質(zhì)子誘導(dǎo)輻照損傷對(duì)CdZnTe晶體缺陷分布的影響
        5.4.1 實(shí)驗(yàn)過程
        5.4.2 基于PL譜分析輻照損傷引入的缺陷分布變化
        5.4.3 輻照損傷前后TSC譜的影響
        5.4.4 用于TSC解譜的同步多峰擬合方法
        5.4.5 輻照損傷引入的深能級(jí)缺陷濃度變化
    5.5 本章小結(jié)
第6章 2.08GeV Kr⁺粒子誘導(dǎo)輻照損傷對(duì)CdZnTe探測(cè)器光電性能的影響
    6.1 引言
    6.2 2.08 GeV Kr⁺粒子與CdZnTe晶體相互作用計(jì)算結(jié)果
    6.3 2.08 GeV Kr⁺粒子誘導(dǎo)輻照損傷對(duì)CdZnTe探測(cè)器光電性能的影響
        6.3.1 Kr⁺粒子脈沖高度譜隨入射劑量的變化
        6.3.2 Kr⁺粒子輻照損傷對(duì)CZT探測(cè)器漏電流的影響
        6.3.3 Kr⁺粒子輻照損傷對(duì)CZT探測(cè)器能譜特性的影響及機(jī)理
    6.4 2.08 GeV Kr⁺粒子誘導(dǎo)輻照損傷對(duì)CdZnTe晶體發(fā)光特性的影響
        6.4.1 輻照損傷對(duì)PL譜積分強(qiáng)度的影響
        6.4.2 不同溫度下各發(fā)光峰變化規(guī)律及其與輻照損傷之間的關(guān)系
    6.5 2.08 GeV Kr⁺粒子誘導(dǎo)輻照損傷對(duì)CdZnTe晶體缺陷分布的影響
        6.5.1 輻照損傷對(duì)TSC譜積分強(qiáng)度的影響
        6.5.2 輻照損傷對(duì)CZT晶體中缺陷濃度的影響
    6.6 本章小結(jié)
主要結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參加科研情況



本文編號(hào)：3764619