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添加剂辅助生长CsPbBr_(3)单晶及其γ射线探测性能
1
作者
陈燃
赵啸
+3 位作者
孟钢
GNATYUK Volodymyr
倪友保
王时茂
《人工晶体学报》
北大核心
2025年第7期1238-1244,共7页
CsPbBr_(3)单晶具有高原子序数、高载流子迁移率寿命积、高电阻率和对X/γ射线的阻挡能力强等优点,是一种极具应用前景的半导体辐射探测材料。CsPbBr_(3)单晶可以通过溶液法低成本生长,但溶液法生长CsPbBr_(3)单晶具有择优取向,获得的...
CsPbBr_(3)单晶具有高原子序数、高载流子迁移率寿命积、高电阻率和对X/γ射线的阻挡能力强等优点,是一种极具应用前景的半导体辐射探测材料。CsPbBr_(3)单晶可以通过溶液法低成本生长,但溶液法生长CsPbBr_(3)单晶具有择优取向,获得的晶体多呈棒状,不利于器件制备,且晶体生长速度较快,单晶内容易出现孪晶等缺陷。本文在逆温度结晶法生长CsPbBr_(3)单晶过程中引入十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为添加剂调控单晶的生长速率(主要减缓[002]晶向的生长速度,抑制单晶的择优取向),提升单晶质量。晶体的摇摆曲线半峰全宽为0.08°,电阻率达到了8.14×10^(9)Ω·cm,载流子迁移率寿命积为6.44×10^(-3)cm^(2)·V^(-1),缺陷态密度为2.07×10^(10)cm^(-3),展现出良好的晶体质量和电学性质。基于获得的CsPbBr_(3)晶体制备的γ射线探测器实现了对241Am 59.5 keV γ射线光子10.25%的能谱分辨率。这些结果展示了添加剂辅助生长的高质量CsPbBr_(3)单晶在辐射探测应用中的潜力。
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关键词
CsPbBr_(3)单晶
逆温度结晶法
添加剂
空间位阻效应
Γ射线探测器
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职称材料
激光辐射波长和脉冲寿命对碲化镉熔化阈值的影响
2
作者
列维茨基·谢尔盖
曹泽祥
+1 位作者
柯巴·亚历山大
柯巴·玛丽亚
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第7期40-45,共6页
碲化镉的相对分子量为240,密度为5.885 g/cm^(3),熔点为1092℃。碲化镉是一种Ⅱ-Ⅵ族的化合物半导体材料,属于直接带隙型,带隙宽度为1.56 eV。碲化镉是制造X射线、伽马射线和红外线探测器的基本材料。对碲化镉的特别关注主要是由于其大...
碲化镉的相对分子量为240,密度为5.885 g/cm^(3),熔点为1092℃。碲化镉是一种Ⅱ-Ⅵ族的化合物半导体材料,属于直接带隙型,带隙宽度为1.56 eV。碲化镉是制造X射线、伽马射线和红外线探测器的基本材料。对碲化镉的特别关注主要是由于其大原子数和大的光电吸收截面。在基于CdTe的伽马辐射势垒探测器结构中,其表面的处理方法之一是纳秒激光照射,在某些情况下,纳秒激光照射可以在触点(Ag、In、Au)和势垒形成的技术处理阶段优化所需的表面参数。另一种方法是在脉冲激光照射下在碲化镉表面形成有序的纳米结构。对基于半导体及其结构的脉冲激光器,可根据其不同的脉冲持续时间τ_(p)和辐射波长λ将其分类。例如,红宝石激光器(λ=694 nm)、钕激光器(一次谐波1064 nm和两次谐波532 nm)、准分子KrF激光器(248 nm)和XeF激光器(351 nm)等,其脉冲持续时间分别为7、20、80、120 ns。这些激光器常被应用于表面修饰等领域。因此,往往有必要事先知道或至少估计在脉冲激光辐射下碲化镉表面的熔化温度和阈值,这取决于激光脉冲持续时间τ_(p)、辐射波长(光吸收系数α(λ))以及碲化镉表面本身的电物理参数,特别是表面重组率S和非平衡电荷载流子的寿命。这些参数取决于表面处理的方法和掺杂物的浓度。在上述情况下,实验研究是非常耗费人力和时间的,因此基于τ_(p)、α(λ)和碲化镉表面本身的电物理参数对融化阈值th和表面温度进行理论计算变得非常重要。本工作采用激光照射碲化镉,辐射波长为300~800 nm,脉冲持续时间为7~120 ns。为了以非破坏性的和有效的方法来管理接近表面层状态的CdTe,在T=80 K下进行了光致发光实验。为了监测熔化阈值,研究了由Acrorad公司制造和抛光的尺寸为5 mm×5 mm×0.5 mm的Cl补偿p-CdTe(111)单晶的光致发光光谱。经过研究发现,在激光脉冲寿命从7ns到1μs的范围内,CdTe熔化阈值明显取决于光吸收系数α(λ)。因为在脉冲寿命长于1μs的情况下,热扩散深度明显大于CdTe中的激光辐射穿透深度,并开始依赖于反射系数R(λ)。对于较短的激光脉冲长度τ_(p),当辐射波长λ变化时,熔化阈值会发生显著变化。同时,非平衡过剩载流子参数的变化(如表面重组速度S从10^(3)m/s增加到10^(5)m/s,还有扩散深度LD从0.4μm增加到2μm)会对CdTe熔化阈值产生至少25%的影响。而且红宝石激光的脉冲持续时间在(20±5)ns区间内的变化导致相对熔化阈值的变化(ΔIth/Ith)为35%。CdTe熔化阈值的计算值可以有效地被用于优化脉冲激光对晶体的表面处理与掺杂。
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关键词
碲化镉
熔化阈值
脉冲激光辐照
半导体激光掺杂
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职称材料
题名
添加剂辅助生长CsPbBr_(3)单晶及其γ射线探测性能
1
作者
陈燃
赵啸
孟钢
GNATYUK Volodymyr
倪友保
王时茂
机构
中国
科学院
合肥物质
科学
研究
院安徽光学精密机械
研究所
中国
科学
技术大学
乌克兰国家科学院半导体物理研究所
阿德瓦法布股份有限公司
出处
《人工晶体学报》
北大核心
2025年第7期1238-1244,共7页
基金
国家自然科学基金(62075223)
核探测与核电子学国家重点实验室开放课题(SKLPDE-KF-202410)。
文摘
CsPbBr_(3)单晶具有高原子序数、高载流子迁移率寿命积、高电阻率和对X/γ射线的阻挡能力强等优点,是一种极具应用前景的半导体辐射探测材料。CsPbBr_(3)单晶可以通过溶液法低成本生长,但溶液法生长CsPbBr_(3)单晶具有择优取向,获得的晶体多呈棒状,不利于器件制备,且晶体生长速度较快,单晶内容易出现孪晶等缺陷。本文在逆温度结晶法生长CsPbBr_(3)单晶过程中引入十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为添加剂调控单晶的生长速率(主要减缓[002]晶向的生长速度,抑制单晶的择优取向),提升单晶质量。晶体的摇摆曲线半峰全宽为0.08°,电阻率达到了8.14×10^(9)Ω·cm,载流子迁移率寿命积为6.44×10^(-3)cm^(2)·V^(-1),缺陷态密度为2.07×10^(10)cm^(-3),展现出良好的晶体质量和电学性质。基于获得的CsPbBr_(3)晶体制备的γ射线探测器实现了对241Am 59.5 keV γ射线光子10.25%的能谱分辨率。这些结果展示了添加剂辅助生长的高质量CsPbBr_(3)单晶在辐射探测应用中的潜力。
关键词
CsPbBr_(3)单晶
逆温度结晶法
添加剂
空间位阻效应
Γ射线探测器
Keywords
CsPbBr_(3)single crystal
inverse temperature crystallization method
additive
steric hindrance effect
γ-ray detector
分类号
O78 [理学—晶体学]
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职称材料
题名
激光辐射波长和脉冲寿命对碲化镉熔化阈值的影响
2
作者
列维茨基·谢尔盖
曹泽祥
柯巴·亚历山大
柯巴·玛丽亚
机构
乌克兰国家科学院半导体物理研究所
乌克兰
国立技术大学
物理
技术
学院
乌克兰
国民警卫
研究所
国家
安全系
出处
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第7期40-45,共6页
文摘
碲化镉的相对分子量为240,密度为5.885 g/cm^(3),熔点为1092℃。碲化镉是一种Ⅱ-Ⅵ族的化合物半导体材料,属于直接带隙型,带隙宽度为1.56 eV。碲化镉是制造X射线、伽马射线和红外线探测器的基本材料。对碲化镉的特别关注主要是由于其大原子数和大的光电吸收截面。在基于CdTe的伽马辐射势垒探测器结构中,其表面的处理方法之一是纳秒激光照射,在某些情况下,纳秒激光照射可以在触点(Ag、In、Au)和势垒形成的技术处理阶段优化所需的表面参数。另一种方法是在脉冲激光照射下在碲化镉表面形成有序的纳米结构。对基于半导体及其结构的脉冲激光器,可根据其不同的脉冲持续时间τ_(p)和辐射波长λ将其分类。例如,红宝石激光器(λ=694 nm)、钕激光器(一次谐波1064 nm和两次谐波532 nm)、准分子KrF激光器(248 nm)和XeF激光器(351 nm)等,其脉冲持续时间分别为7、20、80、120 ns。这些激光器常被应用于表面修饰等领域。因此,往往有必要事先知道或至少估计在脉冲激光辐射下碲化镉表面的熔化温度和阈值,这取决于激光脉冲持续时间τ_(p)、辐射波长(光吸收系数α(λ))以及碲化镉表面本身的电物理参数,特别是表面重组率S和非平衡电荷载流子的寿命。这些参数取决于表面处理的方法和掺杂物的浓度。在上述情况下,实验研究是非常耗费人力和时间的,因此基于τ_(p)、α(λ)和碲化镉表面本身的电物理参数对融化阈值th和表面温度进行理论计算变得非常重要。本工作采用激光照射碲化镉,辐射波长为300~800 nm,脉冲持续时间为7~120 ns。为了以非破坏性的和有效的方法来管理接近表面层状态的CdTe,在T=80 K下进行了光致发光实验。为了监测熔化阈值,研究了由Acrorad公司制造和抛光的尺寸为5 mm×5 mm×0.5 mm的Cl补偿p-CdTe(111)单晶的光致发光光谱。经过研究发现,在激光脉冲寿命从7ns到1μs的范围内,CdTe熔化阈值明显取决于光吸收系数α(λ)。因为在脉冲寿命长于1μs的情况下,热扩散深度明显大于CdTe中的激光辐射穿透深度,并开始依赖于反射系数R(λ)。对于较短的激光脉冲长度τ_(p),当辐射波长λ变化时,熔化阈值会发生显著变化。同时,非平衡过剩载流子参数的变化(如表面重组速度S从10^(3)m/s增加到10^(5)m/s,还有扩散深度LD从0.4μm增加到2μm)会对CdTe熔化阈值产生至少25%的影响。而且红宝石激光的脉冲持续时间在(20±5)ns区间内的变化导致相对熔化阈值的变化(ΔIth/Ith)为35%。CdTe熔化阈值的计算值可以有效地被用于优化脉冲激光对晶体的表面处理与掺杂。
关键词
碲化镉
熔化阈值
脉冲激光辐照
半导体激光掺杂
Keywords
cadmium telluride
melting threshold
pulsed laser irradiation
semiconductor laser doping
分类号
O795 [理学—晶体学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
添加剂辅助生长CsPbBr_(3)单晶及其γ射线探测性能
陈燃
赵啸
孟钢
GNATYUK Volodymyr
倪友保
王时茂
《人工晶体学报》
北大核心
2025
0
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下载PDF
职称材料
2
激光辐射波长和脉冲寿命对碲化镉熔化阈值的影响
列维茨基·谢尔盖
曹泽祥
柯巴·亚历山大
柯巴·玛丽亚
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
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