Cd_(1-x)Zn_xTe单晶体的生长研究

摘要

碲锌镉 (Cd1-xZnxTe)晶体是一种 80年代开始发展起来的性能优异的新型室温核辐射半导体探测器材料。其能隙大 (Eg=1 .70eV) ,主要成分Cd、Te原子序数高 ,电阻率高 ( 1 0 11Ω·cm) ,电子和空隙迁移率大 ( μe=1 1 0 0cm/V·s,μh=1 0 0cm/V·s) ,能量探测范围宽 ( 1 0keV～6MeV) ,能量分辨率高 ,抗中子和质子辐射损伤阈值亦较高。用其制作的探测器、便携式谱仪和成像系统可在室温至 1 0 0℃温度范围内广泛用于X射线、γ射线探测、X射线荧光分析、工业产品检测、环境监测、核医学成像、海关安检、遥控监测、高能物理和天体物理等工业、医学、环保、国防和科技领域。碲锌镉晶体生长难度大。由于其导热率低 ,固液界面形状难以控制 ,易产生孪晶、位错等 ,难以获得适用于器件制作的大单晶体。我们将 6N的Cd、Zn、Te单质按Cd1-xZnxTe(x =0 .0 4,0 .0 8,0 .1 2 ,0 .1 6 ,0 .2 0 )配料 ,采用熔体温度快速振荡新工艺 ,合成了单相致密的Cd1-xZnxTe多晶材料 ;并以此为原料在同一安瓿中于两温区立式炉中 ,采用坩埚旋转下降法生长出尺寸达1 0× 2 5～ 30mm的Cd1-xZnxTe( 0 .0 4～ 0 .2 0 )单晶体。典型的生长条件是 :固液界面附近温度梯度为 2 5℃ /cm ,旋转速度为 3r/min ,下降速率为 1 2mm/d。