[发明专利]一种碲锌镉晶体的气相退火改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碲锌镉晶体的气相退火改性方法，涉及一种X射线及γ射线探测器用碲锌镉(以下简称Cd_1-xZn_xTe)晶体的退火改性方法。

背景技术

化合物半导体Cd_1-xZn_xTe由于其平均原子序数高，且具有较大的禁带宽度、较高的电阻率、优异的载流子传输特性等特性，成为制备室温核辐射探测器最为理想的材料。然而，制造X射线及γ射线探测器要求Cd_1-xZn_xTe晶体具有高电阻率，较好的载流子传输特性以及尽可能少的缺陷。采用传统的Bridgman法生长的晶体，不可避免的存在夹杂相等缺陷，特别是Te夹杂相的存在会严重影响Cd_1-xZn_xTe晶体的X射线及γ射线探测器的性能。

国内外的研究者主要利用控制气氛退火的方法对Cd_1-xZn_xTe晶体进行改性。文献Journal of Crystal Growth，1997，Vol：181报道了中科院上海技术物理研究所在Cd气氛下对近化学计量比和非化学计量比Cd_1-xZn_xTe晶体进行退火改性，其目的是减少外延衬底用Cd_1-xZn_xTe晶体中的杂质和Te夹杂相。文献Journal of Electronic Materials，2000，Vol：29报道了日本能源公司将Cd_1-xZn_xTe晶体在控制气氛的条件下退火，改善了外延衬底用Cd_1-xZn_xTe晶体的成分均匀性。文献Journal of CrystalGrowth，2009，Vol：311报道了昆明物理所利用Cd气氛对外延衬底用Cd_1-xZn_xTe晶体进行退火改性，其目的是减少Te夹杂相来提高晶体质量，部分消除了Te夹杂相。但是，这几种Cd_1-xZn_xTe晶体的改性方法均不是用于制造辐射探测器的。

文献Journal of Crystal Growth，2006，Vol：292报道了上海交通大学复合材料研究所将Cd_1-xZn_xTe晶体在Cd气氛下退火来补偿Cd空位等缺陷，虽然提高了晶体的电阻率，基本达到制造探测器的要求，但未提及Te夹杂相的变化。文献“专利申请号为01131807.4的中国专利”公开了一种Cd_1-xZn_xTe晶体的退火改性方法，该方法是将Cd和Zn金属液作为退火介质对Cd_1-xZn_xTe晶体进行液相和气相退火，提高了晶体的成分均匀性和电阻率，但并未提及Te夹杂相的变化以及用于辐射探测器。文献Journal ofCrystal Growth，2010，Vol：312报道了美国Brookhaven National Laboratory采用Cd气氛对Cd_1-xZn_xTe晶体退火，利用温度梯度将较大的Te夹杂相消除，提高了Cd_1-xZn_xTe探测器的能量分辨率，但只消除了部分较大的夹杂相。

Te夹杂相是Cd_1-xn_xTe晶体生长过程中不可避免存在的缺陷，它破坏了晶体的结晶质量，导致载流子的俘获，降低载流子迁移率和寿命乘积值(μτ)，严重影响了探测器的性能。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，改变现有Cd_1-xZn_xTe晶体的上述缺点，本发明提出一种碲锌镉晶体的气相退火改性方法，根据退火源与晶片之间的蒸汽压平衡关系，利用夹杂相迁移的热迁移原理以及深能级的补偿原理，制造高质量的X射线及γ射线探测器要求Cd_1-xZn_xTe晶体具有高电阻率(ρ≥10¹⁰Ω·cm)以减少器件的漏电流，提高能量分辨率。