[发明专利]CZT晶体及其后处理方法、CZT晶片、核辐射探测器件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种CZT晶体及其后处理方法、CZT晶片、核辐射探测器件及其制备方法。上述CZT晶体的后处理方法，包括如下步骤：采用移动加热器法生长CZT晶体；将CZT晶体先在870℃～930℃下进行原位退火处理50h～70h，然后在50h～80h内将温度降至400℃～420℃，最后在400℃～420℃下保温40h～50h。上述CZT晶体的后处理方法利用热迁移机制消除热应力、减少Te夹杂和Te沉淀，获得的CZT晶体质量高、Te夹杂等相关缺陷密度减小，最终提高CZT晶体用于探测器时的光电性能。

技术领域

本发明涉及CZT晶体制造领域，特别是涉及一种CZT晶体及其后处理方法、CZT晶片、核辐射探测器件及其制备方法。

背景技术

碲锌镉(CdZnTe)以下简称CZT，是一种重要的化合物半导体材料，由于其具有较高的平均原子序数，可以用来探测高能粒子射线，例如γ射线和X射线等。与常见的硅(Si)、锗(Ge)等半导体材料相比，CZT具有更高的本征电阻率以及较大的禁带宽度，是迄今为止制造室温射线和射线探测器以及等红外薄膜外延衬底最为理想的半导体材料。这种理想的室温核辐射半导体材料在很多领域都受到了关注，适用于天体物理、安全检查、生态环保、核医学和临床医学等领域，成为替代传统探测器以及闪烁体探测器的升级换代产品。

CZT作为一种II-VI族化合物半导体材料，尽管生长方法很多，但是由于其熔点较高、热应力大、且在熔点处的组元蒸汽压也较高，以及CZT晶体的热导率低、生长界面难以控制、Zn组分分凝等种种原因，CZT晶体质量很难得到保障，特别是生长高质量、大尺寸的CZT晶体非常困难，使得CZT核辐射探测器的广泛应用受到晶体性能、生长成本的限制，因此CZT晶体制备技术需要进一步的发展完善。

CZT晶体中的缺陷对CZT晶体质量及CZT晶片制备的CZT核辐射探测器具有很大的影响，特别是Te相关的Te夹杂及Te沉淀会对CZT核辐射探测器性能，大量的大尺寸Te夹杂或Te沉淀会导致能量分辨率的降低以及电子迁移率寿命积变小导致漂移距离变小。因此，制备Te夹杂数量少、Te沉淀少且晶体质量高的CZT晶体具有重要意义。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够减少CZT晶体中的Te夹杂的数量及Te沉淀，提高晶体质量的CZT晶体的后处理方法。

此外，还有必要提供一种CZT晶体、CZT晶片及其制备方法和CZT核辐射探测器件及其制备方法。

一种CZT晶体的后处理方法，包括如下步骤：

采用移动加热器法生长CZT晶体；

将所述CZT晶体先在870℃～930℃下进行原位退火处理50h～70h，然后在50h～80h内将温度降至400℃～420℃，最后在400℃～420℃下保温40h～50h。

在其中一个实施例中，所述采用移动加热器法生长CZT晶体的步骤包括：

以纯度均不低于99.99999％的Cd、Zn、Te及In为原料，合成CZT多晶料和富Te的多晶料；

将籽晶、所述富Te的多晶料和所述CZT多晶料从下至上依次置于反应容器中；

采用移动加热器法，在850℃～950℃下生长400h～450h，获得所述CZT晶体。

在其中一个实施例中，所述反应容器为内表面镀碳膜的石英容器。

一种CZT晶体，由上述的CZT晶体的后处理方法处理后得到。

一种CZT晶片的制备方法，包括如下步骤：

获得上述的CZT晶体；

选取所述CZT晶体中的单晶，进行切片，制备CZT晶片。

在其中一个实施例中，还包括对CZT晶片进行机械抛光和化学抛光的步骤。