Напівпровідникові кристали для детекторів рентгенівського та гамма-випромінювання. - Автореферат

На сьогоднішній день високого рівня розробки досягли іноземні комерційні зразки кристалів CZT і детекторних елементів на їх основі, які виготовляються компаніями EV Products (США) (http://www.evproducts.com), Eurorad (Франція) (http://www.eurorad.com) та ін. Дана дисертаційна робота мала на меті дослідження процесів дефектоутворення у кристалах CZT при вирощуванні їх методом Бриджмена під високим тиском інертного газу (High-Pressure Bridgman, HPB). Дисертаційна робота була виконана на базі НДВ "Оптичні та конструкційні кристали" НТК "Інститут монокристалів" НАН України в ході робіт з держбюджетних тем АН України № 0197U012108 ("Тріада") "Дослідження напівпровідникових характеристик великогабаритних кристалів CDZNTE, отриманих під високим тиском інертного газу" (1997-1999 р.) і № 0197U012106 ("Гамма") "Розробка технології отримання великогабаритних монокристалів телуриду кадмію-цинку під високим тиском інертного газу і підготовка дослідного виробництва нового покоління детекторів іонізуючого випромінювання на їх основі" (1997-2000 р.); а також Держзамовлення 6.00.6 "Розроблення технології та обладнання для одержання кристалів CDZNTE, що використовуються в детекторах ядерного випромінювання. Метою даної роботи було виявлення характерних дефектів у кристалах CZT, вирощених методом HPB; встановлення їхнього звязку з умовами вирощування; визначення залежності характеристик ДРГВ від концентрації дефектів кожного типу, а також від методу хімічної обробки поверхні кристала; застосування отриманих даних для підвищення виходу якісного кристалічного матеріалу. Предметом дослідження були дефекти кристалічної структури у кристалах CZT, вирощених методом HPB, їх фізичні властивості, а також властивості ДРГВ, виготовлених на їх основі.Далі перераховано методи дослідження, які, на підставі нашого досвіду і літературних даних, були обрані для проведення комплексного дослідження кристалів CZT. Для подальшого поліпшення якості кристалічного матеріалу була використана нова конструкція тигля на основі вуглець-вуглецевих композитів, запропоновано комплексний метод очищення шихти та проведена оптимізація технологічних режимів вирощування кристалів CZT. Наприкінці досліджень, руйнуючими методами атомно-емісійної мас-спектрометрії з лазерним руйнуванням, лазерної мас-спектрометрії і кулонометрії (експрес-аналізу на вміст вуглецю) було визначено домішковий склад зразків з кожного кристала. Оскільки кристали CZT непрозорі у видимій частині спектра, для їх дослідження методом інфрачервоної мікроскопії була створена оригінальна установка на основі телевізійної CCD-камери чорно-білого зображення KPC-300BH-DC з максимумом спектральної чутливості в області 0,9 мкм, розділенням 420 ТВ-ліній і системою автоматичного регулювання рівня освітленості. За допомогою спеціальних ростових експериментів було встановлено, що формування довгих порожнистих пір у кристалах CZT повязано з локальною температурною нестабільністю кристалізаційного фронту і швидкістю вирощування кристала.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ