X射線探測器是一種將X射線光子能量轉(zhuǎn)換為電信號的特殊器件,在醫(yī)療診斷、工業(yè)探傷、環(huán)境監(jiān)測等方面應(yīng)用極其廣泛。半導(dǎo)體材料作為X射線能量轉(zhuǎn)換的核心,具有重要的研究價(jià)值與廣泛的應(yīng)用前景。X射線能量轉(zhuǎn)換的基本原理決定半導(dǎo)體材料必須擁有較高X射線吸收系數(shù)和優(yōu)秀的光電轉(zhuǎn)換能力。鈣鈦礦材料具有一系列優(yōu)良的特性:X射線吸收能力強(qiáng)、缺陷密度低、載流子壽命和遷移率乘積高、室溫下電阻率高等,這很好的契合了 X射線探測器所需半導(dǎo)體材料的要求。本文以高質(zhì)量的鈣鈦礦晶體為基礎(chǔ),結(jié)合鈣鈦礦晶體的材料特性和光電轉(zhuǎn)換能力,系統(tǒng)地研究了鈣鈦礦晶體在X射線輻照下的性能表現(xiàn)。本文首先系統(tǒng)開展了 MAxCs1-xPbBr3晶體生長工藝的探索和研究。采用了丙酮、乙醇、純水、三氯甲烷、異丙醇等5種不同的反溶劑來探索MAxCs1-xPbBr3晶體的生長工藝,成功地生長出高品質(zhì)大尺寸的 MAPbBr3,MA0.94Cs0.06PbBr3,MA0.6Cs0.4PbBr3,MA0.35Cs0.65PbBr3,MA0.1Cs0.9PbBr3,CsPbBr3晶體,并且通過X射線衍射分析、能量色散X射線光譜分析、熱重分析等分析手段對晶體的特性進(jìn)... 

【文章來源】：中國工程物理研究院北京市

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１鈣鈦礦材料的晶體結(jié)構(gòu)示意圖??

４４?－?０．９０之間時(shí)，鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)通常是穩(wěn)定的＿２１，??２３－２６］??Ｏ??１．２．２鈣鈦礦晶體的生長方法??溶液法是生長鈣鈦礦晶體最常用的方法，分為緩慢揮發(fā)法、溶液降溫法、逆向溫度??結(jié)晶法以及反溶劑擴(kuò)散法。??緩慢揮發(fā)法通過緩慢蒸發(fā)溶液中的溶劑，從而使溶液時(shí)刻處于飽和或過飽和狀態(tài)，??溶液中溶劑緩慢析出結(jié)晶，從而得到所需的晶體。這種方法尤其適用于有機(jī)化合物的晶??體生長，熊仁根教授課題組［２７］采用此方法獲得（Ｃ６Ｈ５ＣＨ２ＮＨ３）２ＰｂＣｌ４二維鈣鈦礦晶體，如??圖１．２。緩慢揮發(fā)法操作簡單便捷，但揮發(fā)速率難以精確控制，從而出現(xiàn)大量結(jié)晶且晶??體質(zhì)量不高的問題［２？２９］。??ａ?Ｓ〇．ｕ，ｉ〇ｎ?ｂ?ｐｔｔｔＴ?４■■廠??Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ?ｖ?．ｆ?＊?＾?＇?｜４?ｔ?－ｉ?＊?－??、…Ｘ?ｉｎｉ?／？ｉＨｌｌｌｉｉｍ??ｊ．ｒ＞Ｈ?：??（ｂｅｎｚｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ）２ＰｂＣＩ４??圖１．?２緩慢揮發(fā)法生長示意圖及所得的（Ｃ６Ｈ５ＣＨ２ＮＨ３）２ＰｂＣ丨４晶體丨２７１??溶液降溫法是利用溶質(zhì)在溶劑中的溶解度隨溫度降低而降低的特性發(fā)展而來的晶??體生長方法，鈣鈦礦材料在對應(yīng)的酸溶液中有這樣的特性，從而可以通過溶液降溫法生??長鈣鈦礦晶體。首先需要精準(zhǔn)的測定鈣鈦礦材料在相應(yīng)酸溶液中的飽和點(diǎn)，然后通過緩??慢降低溫度使溶液處于過飽和狀態(tài)，溶劑不斷析出結(jié)晶從而生長為大尺寸的晶體。圖１．３??為利用籽晶－溶液降溫法得到的大尺寸晶體［２６，３（），３１］。這種方法簡單可行，通過控制降溫??速率達(dá)到控制晶體生長速率的目的，能夠較為容易地獲得大尺寸高質(zhì)量的單晶。??２??

?用于Ｘ射線探測的鈣鈦礦晶體的制備及性能優(yōu)化研究???ａ?ｂ??Ｗｋｏｎ??Ｉ?Ｓｕｌ？ｔｒａｔｅ?１??＾?ＭＡＰＷ，?ｉ??＝ｒ，一?？嶺一?■丨：碰Ｈ??ＰｔＡｃ：ＨｔＭＡ??ｔｏｋＡｋｍ?＇?’??Ｈ？ｈ？?—＊?ｉ?Ｗｂ＊ｔｈ??Ｔｅｍｐｖｒａｔｕｒ＊?３?Ｉ??ｔ?ｎ＾ＭＡ－?１??ｄｒＡＰｂｌ．?ｔＪ＾￣??ｍｍｍｓ＾ｍ?ｌ－Ｊｐ?Ｅ－??圖１．?３籽晶－溶液降溫晶體的生長方法及所得的ＭＡＰｂｈ晶體間??逆向溫度結(jié)晶法是快速生長鈣鈦礦晶體的方法：鈣鈦礦材料在特定的有機(jī)溶劑的溶??解度表現(xiàn)為隨溫度的升高而降低，從而通過升高溫度達(dá)到晶體生長的目的［３２］。常使用的??幾種極性溶劑有Ｎ，?Ｎ－二甲基甲酰胺（ＤＭＦ?）、二甲基亞砜（ＤＭＳＯ）和丫－丁內(nèi)酯（ＧＢＬ?）。??２０１５年，Ｏｓｍａｎ教授［３３］使用逆向溫度結(jié)晶法生長出高質(zhì)量的ＭＡＰｂＢｒ３和ＭＡＰｂＢｒ３晶??體，如圖１．４。這種方法可以快速生長鈣鈦礦晶體，通過改變升溫速率控制生長過程中??晶體的析出速度從而影響晶體的質(zhì)量＠，３３４１］。??ａ??????Ｈｅａｔｉｎｇ?ｔｏ?ａ?ｆｉｘｅｄ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ??Ｆａｓｔ?ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ?ｓｏｌｕｔｉｏｎ?＞??？ｏｌｕ，＇ｏｎ?ＭＡＰｂＸ，?ｃｒｙｓｔａｌｓ??鐘Ｆ??．?ｆ?１５?ｍｉｎ?３０?ｍｉｎ?１?ｈ?２?ｈ?３?ｈ??丨、丨項(xiàng)戀??５?６?？?？：?ｏ??ｃ??ｉｒ?１５ｍｉｎ?３０?ｍｉｎ?１?ｈ?２ｈ?３ｈ??＿１?一?？??圖１．?４逆溫結(jié)晶法生長示意圖及所得的ＭＡＰｂＢｒ３晶


本文編號：2907041