移动加热器法生长的CZT晶体内部点缺陷精细调控研究

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作者 喻超 张博 +6 位作者 王琦琦 王希 胡于南 梁小燕 张继军 闵嘉华 王林军 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第6期960-969,共10页

生长态的CdZnTe(CZT)晶体中存在大量的本征点缺陷及其相关的复合缺陷,如何获取这些点缺陷信息及其影响至关重要。本文设计CZT晶体高温Cd气氛退火,通过退火时间控制原子扩散程度,进而调控样品点缺陷分布。对于移动加热器法(THM)生长的富... 生长态的CdZnTe(CZT)晶体中存在大量的本征点缺陷及其相关的复合缺陷,如何获取这些点缺陷信息及其影响至关重要。本文设计CZT晶体高温Cd气氛退火,通过退火时间控制原子扩散程度,进而调控样品点缺陷分布。对于移动加热器法(THM)生长的富碲态CZT,本文运用光生电流瞬态谱(PICTS)、低温光致发光(PL)、I-V测试和α粒子诱导瞬态电荷漂移测试研究了其点缺陷分布与电阻率、载流子迁移率和电荷收集效率等光电特性的关系。点缺陷测试结果表明,生长态样品中TeCd缺陷占主导地位,其浓度为4.47×10^(13) cm^(-3),捕获截面为9.34×10^(-16) cm^(2)。经过24 h的Cd退火后,样品内部的缺陷类型发生变化,Cdi缺陷逐渐成为主导,其浓度达到4.49×10^(13) cm^(-3),捕获截面降至5.82×10^(-19) cm^(2)。电学性能结果表明载流子迁移率、电荷收集效率与CZT点缺陷总浓度有关,内部电场由捕获截面最大的TeCd决定。Cd退火6 h的样品具有高的收集效率、高迁移率(697 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1))和均匀的内部电场分布,但是电阻率较低。Cd原子在扩散过程中优先占据VCd和TeCd的位置,A中心和TeCd浓度呈指数型减少是导致电阻率下降的主要原因。 展开更多

关键词 碲锌镉 点缺陷 环境退火 移动加热器法 光电特性 电阻率

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移动加热器法生长CZT晶体的成分及缺陷均匀性研究 被引量：2

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作者 陈曦 王涛 +6 位作者 周伯儒 何杰 李阳 杨帆 徐亚东 查钢强 介万奇 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期2215-2219,2229,共6页

采用移动加热器法,成功生长出尺寸为φ55 mm×70 mm的CdZnTe晶体。采用电子探针、光致发光谱等方法,测试了晶体径向的成分和缺陷分布,并与垂直布里奇曼法生长的同成分CdZnTe晶体进行了对比分析。结果表明,移动加热器法生长的CdZnTe... 采用移动加热器法,成功生长出尺寸为φ55 mm×70 mm的CdZnTe晶体。采用电子探针、光致发光谱等方法,测试了晶体径向的成分和缺陷分布,并与垂直布里奇曼法生长的同成分CdZnTe晶体进行了对比分析。结果表明,移动加热器法生长的CdZnTe晶体沿径向的成分和缺陷分布均匀,均优于垂直布里奇曼法生长的晶体。 展开更多

关键词 CDZNTE 移动加热器法 成分 缺陷均匀性

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移动加热器法生长CdMnTe和CdZnTe晶体的性能研究（英文） 被引量：3

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作者 梁巍 王林军 +3 位作者 张继军 秦凯丰 赖建明 吴文其 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期872-878,共7页

采用移动加热器法生长铟惨杂浓度为5×10^17atoms/cm3的Cd0.9Mn0.1Te（CMT）和Cd0.9Zn0.1Te（CZT）单晶。生长得到的CMT晶体和CZT晶体电阻率范围为4.5×10^9~6.2×10^10Ω·cm。CMT晶体的成分均匀性要优于CZT晶体,拟合... 采用移动加热器法生长铟惨杂浓度为5×10^17atoms/cm3的Cd0.9Mn0.1Te（CMT）和Cd0.9Zn0.1Te（CZT）单晶。生长得到的CMT晶体和CZT晶体电阻率范围为4.5×10^9~6.2×10^10Ω·cm。CMT晶体的成分均匀性要优于CZT晶体,拟合得到CMT和CZT晶体中Mn和Zn的分凝系数分别为0.95和1.23。富Te区在两种晶体生长过程中都具有显著的提纯作用,In惨杂的浓度范围均在6.4~14.4 ppm范围内。红外透射显微镜观察到三角形和六边形为主的Te夹杂的尺寸5~24μm,浓度为105cm-3。除最后结晶区之外,沿晶体生长方向Te夹杂的尺寸逐渐减小而浓度逐渐增大。制备的CMT和CZT探测器对59.5 keV 241Am放射源均有能谱响应,能量分辨率分别为23.2%和24.6%。 展开更多

关键词 碲锰镉 碲锌镉 移动加热器法 电阻率

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移动加热器法生长CdMnTe晶体的性能研究 被引量：2

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作者 沈萍 张继军 +3 位作者 王林军 沈敏 梁巍 孟华 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期13-18,共6页

采用垂直布里奇曼法（VB）生长CdMnTe晶体，由于生长温度高、堆垛层错能低、热应力大等因素，晶体中存在大量孪晶、杂质、夹杂相等，限制其在核辐射探测器方面的应用。为了提高晶体的质量，本文采用移动加热器法（travelling heater met... 采用垂直布里奇曼法（VB）生长CdMnTe晶体，由于生长温度高、堆垛层错能低、热应力大等因素，晶体中存在大量孪晶、杂质、夹杂相等，限制其在核辐射探测器方面的应用。为了提高晶体的质量，本文采用移动加热器法（travelling heater method，THM）生长CdMnTe晶体，对该方法生长的晶体中Mn的轴向分布、杂质浓度、Te夹杂和电学性能进行测试分析，并与VB法生长的晶体作对比。结果表明THM法生长的CdMnTe晶体中Mn的轴向分布均匀，杂质浓度低于VB法制得的晶体，Te夹杂的尺寸5～25μm，浓度10^3cm^-3，电阻率为10^9-10^10Ω·cm，导电类型为弱n型，制备的探测器在室温下对蝴Am放射源有能谱响应。实验表明THM法生长的CMT晶体在晶体质量和电学性能方面明显优于VB法。 展开更多

关键词 CDMNTE 移动加热器法 垂直布里奇曼法 Te夹杂 电学性能

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移动加热器法晶体生长的研究 被引量：3

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作者 李其松 刘俊成 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期11-15,20,共6页

介绍了移动加热器法晶体生长的基本原理及其优缺点,报道了国内外最新研究进展,讨论了不同工艺参数,如磁场、加速坩埚旋转、重力、生长速度、温度等对THM生长晶体的影响,提出了提高THM生长晶体速度的设想,并就未来THM生长晶体的研究方法... 介绍了移动加热器法晶体生长的基本原理及其优缺点,报道了国内外最新研究进展,讨论了不同工艺参数,如磁场、加速坩埚旋转、重力、生长速度、温度等对THM生长晶体的影响,提出了提高THM生长晶体速度的设想,并就未来THM生长晶体的研究方法和发展趋势提出了自己的看法。 展开更多

关键词 晶体生长 移动加热器法 磁场 加速坩埚旋转 重力

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移动加热器法生长碲锌镉晶体的组分输运与界面形貌研究 被引量：2

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作者 张嘉泓 张继军 +3 位作者 王林军 徐哲人 曹祥智 卢伟 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2022年第6期973-985,共13页

移动加热器法(THM)生长碲锌镉晶体时,界面稳定性对晶体生长的质量有很大影响。本文基于多物理场有限元仿真软件Comsol建立了THM生长碲锌镉晶体的数值模拟模型,讨论了Te边界层与组分过冷区之间的关系,对不同生长阶段的物理场、Te边界层... 移动加热器法(THM)生长碲锌镉晶体时,界面稳定性对晶体生长的质量有很大影响。本文基于多物理场有限元仿真软件Comsol建立了THM生长碲锌镉晶体的数值模拟模型,讨论了Te边界层与组分过冷区之间的关系,对不同生长阶段的物理场、Te边界层与组分过冷区进行仿真研究,最后讨论了微重力对物理场分布的影响,并对比了微重力与正常重力下的生长界面形貌。模拟结果表明,Te边界层与组分过冷区的分布趋势是一致的,在不同生长阶段,流场中次生涡旋的位置会发生移动,从而导致生长界面的形貌随着生长的进行发生变化,同时微重力条件下形成的生长界面形貌最有利于单晶生长。因此,在晶体生长的中前期,对次生涡旋位置的控制和对组分过冷的削弱,是THM生长高质量晶体的有效方案。 展开更多

关键词 碲锌镉 移动加热器法 Comsol 数值模拟 Te边界层 组分过冷 微重力

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移动加热器法晶体生长工艺的研究进展

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作者 高笑 刘俊成 翟慎秋 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期50-56,共7页

移动加热器法被认为是一种切实可行的生长大尺寸、高质量单晶体的方法,它结合了液相外延和区熔提纯的优点.本文阐述了移动加热器法晶体生长的基本原理、优缺点,综述了相关加热方式、晶体生长过程中的质量输运和热交换,并探讨了工艺条件... 移动加热器法被认为是一种切实可行的生长大尺寸、高质量单晶体的方法,它结合了液相外延和区熔提纯的优点.本文阐述了移动加热器法晶体生长的基本原理、优缺点,综述了相关加热方式、晶体生长过程中的质量输运和热交换,并探讨了工艺条件(如重力场、磁场、强迫对流等和晶体生长速率)对移动加热器法生长晶体过程与晶体质量的影响,最后对移动加热器法的发展趋势进行了展望. 展开更多

关键词 晶体生长工艺 移动加热器法 基本原理 加热方式 工艺条件 生长速率

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移动加热器法碲锌镉晶体生长系统热场研究

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作者 徐哲人 张继军 +3 位作者 曹祥智 卢伟 刘昊 祁永武 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第9期1589-1598,共10页

碲锌镉(Cd_(1-x)Zn_(x)Te,简称CdZnTe或CZT)是一种在室温下工作的半导体核辐射探测材料,因其优越的光电特性近年来受到越来越多的关注,在医学成像、环境监测和空间探测领域的应用也愈发广泛。移动加热器法(THM)被认为是目前生长CZT单晶... 碲锌镉(Cd_(1-x)Zn_(x)Te,简称CdZnTe或CZT)是一种在室温下工作的半导体核辐射探测材料,因其优越的光电特性近年来受到越来越多的关注,在医学成像、环境监测和空间探测领域的应用也愈发广泛。移动加热器法(THM)被认为是目前生长CZT单晶最有前景的方法之一。晶体生长过程中,合适的温场是获得优质晶体的前提条件。本文使用Fluent软件对电阻加热式THM生长CZT单晶生长系统展开热场研究,首先建立描述系统热输运的物理和数学模型,提出一种设立控温点的逆模拟方法解决了加热器功率并非既定值的模拟难点,设定功率分别为225.6、343.7、1045.9、92.5、199.6 W的5个加热器情况下的炉内温场计算值与实验测量值有了较好的吻合。进而研究加热器与炉膛管距离、散热区宽度等炉膛结构对坩埚内CZT原料区温度分布的影响。研究结果表明,Canthal炉管与加热器间距离由5 mm增大至10、15 mm后,最高温度减小3.7%、5.6%,散热区宽度由30 mm增大至50、80 mm后,熔区宽度分别减小32.7%、50.0%。 展开更多

关键词 碲锌镉晶体 移动加热器法 半导体 数值模拟 热场 炉膛结构

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在加速坩埚旋转条件下用移动加热器法生长Hg_（1－x）Cd_xTe单晶

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作者 胡世高 《红外与激光技术》 CSCD 1994年第3期47-51,共5页

加速旋转坩涡技术已用于Ｈｇ＿（１－ｘ）Ｃｄ＿ｘＴｅ的ＴＨＭ生长，以在较高速率下生长单晶。扩大界面前的对流搅拌区获得的这种较高的生长速率，可用于解释简单的组分过冷理论的某些结果。研究了几种不同的、可满足简单流体力学和几... 加速旋转坩涡技术已用于Ｈｇ＿（１－ｘ）Ｃｄ＿ｘＴｅ的ＴＨＭ生长，以在较高速率下生长单晶。扩大界面前的对流搅拌区获得的这种较高的生长速率，可用于解释简单的组分过冷理论的某些结果。研究了几种不同的、可满足简单流体力学和几何学判据的加速坩蜗旋转技术（ＡＣＲＴ）周期。在冶金学均匀性及结构完整性这两方面对生长的晶体作了研究，结果表明，把生长速率从１．５ｍｍ／ｄ提高到８．５ｍｍ／ｄ时，其性能并无衰变。 展开更多

关键词 碲镉汞 移动加热器法 单晶生长

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坩埚旋转的水平移动加热器法生长Hg_（1－x）Cd_xTe

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作者 胡世高 《红外与激光技术》 CSCD 1994年第2期55-58,共4页

首次研究了一种水平移动加热器法（ＴＨＭ）从未充满的溶区中生长圆柱形晶体。转动安瓿使晶体的整个截面不断地与溶液接触，强迫对流使溶液得到有效的搅拌。这种方法已被用于从富碲溶区中生长Ｈｇ＿（１－ｘ）Ｃｄ＿ｘＴｅ单晶。其结构... 首次研究了一种水平移动加热器法（ＴＨＭ）从未充满的溶区中生长圆柱形晶体。转动安瓿使晶体的整个截面不断地与溶液接触，强迫对流使溶液得到有效的搅拌。这种方法已被用于从富碲溶区中生长Ｈｇ＿（１－ｘ）Ｃｄ＿ｘＴｅ单晶。其结构完整性和冶金学均匀性都与垂直生长的ＴＨＭ材料相当。 展开更多

关键词 碲镉汞晶体 移动加热器法 坩埚旋转

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CZTS基单晶材料研究进展和展望 被引量：1

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作者 傅文峰 朱旭鹏 +3 位作者 廖峻 汝强 薛书文 张军 《人工晶体学报》 北大核心 2024年第1期12-24,共13页

Ⅰ_(2)-Ⅱ-Ⅳ-Ⅵ_(4)型半导体铜锌锡硫(CZTS)在成本、组成元素丰度、毒性和稳定性等方面具有突出优势,被认为是一种很有前途的太阳能吸收材料,应用于绿色和经济的光伏领域。尽管Cu_(2)ZnSn(S,Se)_(4)拥有与黄铜矿相似的晶体结构和光电性... Ⅰ_(2)-Ⅱ-Ⅳ-Ⅵ_(4)型半导体铜锌锡硫(CZTS)在成本、组成元素丰度、毒性和稳定性等方面具有突出优势,被认为是一种很有前途的太阳能吸收材料,应用于绿色和经济的光伏领域。尽管Cu_(2)ZnSn(S,Se)_(4)拥有与黄铜矿相似的晶体结构和光电性能,但其转换效率却远远低于Cu(In,Ga)Se_(2)(23.5%)。传统研究多数集中在多晶薄膜材料和器件的光电性能,导致材料关键缺陷态甄别及其能带调控规律尚不清晰,成为限制CZTS基光电器件性能的瓶颈。本文综述了CZTS基单晶材料,详细介绍了其晶体结构和物理性质,概述了移动加热器法、碘输运法和熔盐法制备高质量单晶的工艺,多型纳米晶库的研究,以及天然锌黄锡矿的物性研究。根据制备的CZTS基单晶材料讨论了其光学和电学性能。最后总结了CZTS基单晶材料在半导体器件的应用及目前存在的问题,为提高Ⅰ_(2)-Ⅱ-Ⅳ-Ⅵ_(4)型半导体材料器件的性能提供可能的发展方向。 展开更多

关键词 铜锌锡硫 天然锌黄锡矿 缺陷态 光电性质 移动加热器法 碘输运法 熔盐法

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原位热处理对碲锌镉晶体质量和性能的影响

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作者 王坤元 梁小燕 +1 位作者 闵嘉华 张继军 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第12期2079-2084,共6页

Te夹杂是碲锌镉(CdZnTe,CZT)晶体中的一种常见缺陷。本研究旨在通过改进移动加热器法(THM)生长CZT晶体的工艺参数和设计原位热处理方案,以减少晶体中Te夹杂的数量和尺寸,从而优化CZT晶体的质量和性能。综合考虑了晶体生长速度、生长温... Te夹杂是碲锌镉(CdZnTe,CZT)晶体中的一种常见缺陷。本研究旨在通过改进移动加热器法(THM)生长CZT晶体的工艺参数和设计原位热处理方案,以减少晶体中Te夹杂的数量和尺寸,从而优化CZT晶体的质量和性能。综合考虑了晶体生长速度、生长温度、富Te料的配比及温场之间的相互影响,对工艺参数进行了优化。研究基于Te在不同温度下的溶解度差异,选择800℃作为CZT晶体的生长温度,设计了高温溶解-低温脱溶的原位热处理方案,在860℃下进行长时间恒温退火,以最大限度地吸收Te夹杂,并采用快速降温以减小大尺寸Te夹杂的数量。结果显示,相较于未经过原位热处理的CZT晶体,经过原位热处理的CZT晶体大尺寸Te夹杂显著减少,小尺寸Te夹杂的浓度有所增加,杂质缺陷和Te间隙(Te_(i))减少,但Te反位(Te_(Cd)^(2+))浓度有所增加。电流-电压特性测试和能谱响应测试结果表明,经原位热处理的CZT晶体具有较高的电阻率和更优的能量分辨率。 展开更多

关键词 碲锌镉 移动加热器法 晶体生长 原位热处理 Te夹杂

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室温核辐射探测器用碲锌镉晶体生长研究进展 被引量：12

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作者 杨帆 王涛 +3 位作者 周伯儒 席守智 查钢强 介万奇 《人工晶体学报》 EI CAS 北大核心 2020年第4期561-569,共9页

碲锌镉(CdZnTe,CZT)晶体被认为是目前最有前途的室温半导体探测器材料之一,基于该晶体的探测器件具有能量分辨率高、体积小、便携等优点。而大面积CZT像素探测器的快速发展以及对高能、大剂量X射线探测的需求,对CZT材料的质量和尺寸提... 碲锌镉(CdZnTe,CZT)晶体被认为是目前最有前途的室温半导体探测器材料之一,基于该晶体的探测器件具有能量分辨率高、体积小、便携等优点。而大面积CZT像素探测器的快速发展以及对高能、大剂量X射线探测的需求,对CZT材料的质量和尺寸提出了更高的要求。本文从CZT晶体的基本物性参数入手,探讨了大尺寸CZT晶体生长的影响因素,对两种主要的CZT生长方法——布里奇曼法和移动加热器法的研究进展进行了综述。 展开更多

关键词 核辐射探测 碲锌镉晶体 布里奇曼法 移动加热器法

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新型红外探测器材料Hg_(1-x-y)Cd_xZn_yTe研究 被引量：1

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作者 齐卫笑 林杏潮 +3 位作者 沈杰 张莉萍 邱惠国 龚海梅 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期214-216,220,共4页

采用移动加热器法(THM)进行了新型红外探测器材料 Hg1-x-yCdxZnyTe(MCZT)的晶体生长,获得的MCZT晶片经汞源退火后进行了光学特性、结构特性、电学性能和组分均匀性的检测与分析,并且初步制作成近室温工作的长波光电导器件,对器件性能进... 采用移动加热器法(THM)进行了新型红外探测器材料 Hg1-x-yCdxZnyTe(MCZT)的晶体生长,获得的MCZT晶片经汞源退火后进行了光学特性、结构特性、电学性能和组分均匀性的检测与分析,并且初步制作成近室温工作的长波光电导器件,对器件性能进行了测试与分析。结果表明用移动加热器法生长Hg1-x-yCdxZnyTe晶体是成功的,获得晶片的材料特性与器件性能初步达到了应用水平。 展开更多

关键词 Hg1-x-yCdxZnyTe(MCZT) 移动加热器法 光电导器件

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碲镉汞中的汞空位扩散

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作者 张学功 《红外与激光技术》 CSCD 1994年第3期42-46,共5页

在用移动加热器法（ＴＨＭ）生长的碲镉汞（Ｈｇ＿（０．８）Ｃｄ＿（０．２）Ｔｅ）晶体中，发现在最后凝固部分的载流子浓度明显增加，可以认为载流子与汞空位等同。观测的纵向空位浓度分布可以用一个顾及到沿晶体长度不同部分的热随... 在用移动加热器法（ＴＨＭ）生长的碲镉汞（Ｈｇ＿（０．８）Ｃｄ＿（０．２）Ｔｅ）晶体中，发现在最后凝固部分的载流子浓度明显增加，可以认为载流子与汞空位等同。观测的纵向空位浓度分布可以用一个顾及到沿晶体长度不同部分的热随时间变化过程和依赖于Ｈｇ空位扩散系数的浓度模型作定量描述。 展开更多

关键词 碲镉汞 移动加热器法 汞空位 扩散

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