Оптимізація умов отримання напівпровідникових кристалів CdTe, Cd(Zn)Te, ZnSe(Te) та детекторів на їх основі - Автореферат

Розробники нових приладів контролю навколишнього середовища, діагностики онкологічних захворювань, апаратури антитерористичного призначення постійно підвищують вимоги до чутливості детекторів УФ-та рентгенівських випромінювань, однорідності параметрів багатоелементних детекторів, що обумовило необхідність розробки нових технологій їх виготовлення. кристал шоттка оптоелектронний іонізуючи Широкі можливості вибору фізичних та хімічних методів очищення цинку, кадмію та телуру при використанні їх у комбінації дають можливість стандартизувати методики отримання вихідної сировини для твердотільних детекторів. Комплексний підхід до оптимізації процесів отримання твердотільних детекторів на основі кристалів ZNSE, CDTE, ZNTE і твердих розчинів на їх основі дозволяє отримати як наукові дані про вплив кожної стадії технологічного процесу на кінцеві параметри детекторів, так і досягти високої відтворюваності цих параметрів. Дисертаційна робота виконана в Інституті сцинтиляційних матеріалів НАН України в ході виконання програми міжнародного партнерства ”Semiconductor crystal development for room temperature gamma-ray spectroscopy” (№ B343689, 1999 р.), при пошукових, фундаментальних та науково-технічних дослідженнях в рамках держбюджетних тем НАН України, в яких автор був одним з виконавців та співавторів: “Пошук засобів створення багатоелементних неорганічних сцинтиляторів великої площі з високою однорідністю сцинтиляційних властивостей” (№ держреєстрації 0104U000915, 2001 р.), ”Дослідження умов отримання і властивостей двомірних багатоелементних модулів на основі оксидних та халькогенідних сцинтиляторів” (№ держреєстрації 0102U002467, 2002-2003 р.р.), ”Дослідження фрактальних властивостей неорганічних кристалів” (№ держреєстрації 0101U003486, 2001-2003 р.р.), ”Вплив термодинамічних і фізико-хімічних факторів на амплітудно-спектральні та кінетичні характеристики кристалів ZNSE(Te) і детекторів на їх основі” (№ держреєстрації 0101U007163, 2002 р.), ”Розробка критеріїв створення матричних сцинтиляторів на основі халькогенідних та оксидних кристалів для компютерної томографії” (№ держреєстрації 0101U003720, 2004-2006 р.р.), ”Розробка та впровадження у дослідне виробництво високоефективної технології отримання сцинтиляторів на основі кристалів селеніду цинку ZNSE(O) для їх застосування в швидкодіючих медичних інтроскопах” (№ держреєстрації 0106U007295, 2006 р.), ”Розроблення та впровадження газоаналізатора озону безперервної дії” (Договір № ДЗ/389-2007, 2007-2008 р.р.). Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі основні задачі: - розробка методик і апаратури, що дозволяють отримувати особливо чисті матеріали, а саме цинк, кадмій, телур заданого рівня чистоти, та бінарні напівпровідники на їх основі;У вступі представлено загальну характеристику роботи, обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету, задачі дослідження, визначено наукову новизну і практичне значення одержаних в ході роботи результатів, наведено відомості про апробацію роботи та публікації, в яких відображено основні результати дисертації. Показано, що комбінований метод, який поєднує в собі вакуумну дистиляцію і зонне очищення у газовому середовищі з примусовим перемішуванням розплаву може дати найбільшу ефективність очищення цинку, кадмію та телуру. На основі узагальнення літературних даних зроблено висновок про необхідність розробки ефективного методу очищення елементарних компонентів, удосконалення методів синтезу та вирощування монокристалів CDTE, Cd(Zn)Te та ZNSE. Окремою задачею визначено оптимізацію методів обробки поверхні кристалів із забезпеченням мінімальної товщини порушеного шару. Зважаючи на те, що кристалізація проходить з кінцевою швидкістю, на практиці застосовують ефективний коефіцієнт розподілу домішки в злитку.В результаті виконання роботи оптимізовано процеси отримання напівпровідникових кристалів CDTE, Cd(Zn)Te, ZNSE та детекторів на їх основі. Розроблено універсальний метод і установку очищення цинку, кадмію й телуру в контейнері, що обертається. Оптимізовано умови синтезу сполук телуриду кадмію та твердого розчину CDTE-ZNTE в герметичному реакторі із протитиском, що дозволяє отримати сполуки стехіометричного складу та з високим ступенем чистоти. Оптимізовано процес отримання детекторів CDTE й Cd(Zn)Te на етапах різання, хімічної обробки поверхні та нанесення омічних контактів, який дозволив в 10 разів підвищити опір детектора.

Основний зміст роботи