一种碲化锌镉晶体的检测方法与流程

本发明涉及光电材料技术领域，具体涉及一种碲化锌镉晶体的检测方法。

背景技术：

碲化锌镉是一种近年来被广泛研发的半导体电离辐射探测晶体材料。相比于其它闪烁体晶体探测材料，碲化锌镉的优点是其能量分辨率和探测灵敏度高。相比于其它半导体探测器材料例如硅或硒，它的优点是原子序数较高或者探测效率高。碲化锌镉的禁带宽度也高于高纯锗晶体，因而它可以不需要低温工作环境而直接可以在室温下运作。

碲化锌镉晶体的电离辐射性能检测是鉴别其性能的非常重要的步骤。其中，最重要的是其电导率和电子迁移率寿命积的测量。这两项指标直接标识碲化锌镉晶体的优劣程度。应用欧姆定律可直接测量碲化锌镉晶体探测器的电导率，这里从略。电子迁移率寿命积的测量往往需要复杂的电子设备如电荷灵敏放大器，多通道分析仪(mca)放射性同位素源，以及复杂的数据分析等等。文献中报道的测试方法有hecht方法以及tof方法。具体文献参考k.hecht,z.physik,77(1932)235和g.arino-estradaetal,measurementofmobilityandlifetimeofelectronsandholesinaschottkycdtediode,j.instrum.2014dec1；9:c12032。上述方法对于碲化锌镉晶体的测试方法过于复杂，如何用简单快速的方法将碲化锌镉电子迁移率寿命积进行测量是我们急需解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种碲化锌镉晶体的检测方法，解决了碲化锌镉晶体电子迁移率寿命积问题。为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种碲化锌镉晶体的检测方法，包括：

一种碲化锌镉晶体的检测方法，包括：

运用x-光照射碲化锌镉晶体，测量碲化锌镉晶体的偏执电压以及偏执电压对应的导通电流，利用作图法将偏执电压和导通电流制作成导通电流随偏执电压变化的曲线，并得到曲线的拐点，所述曲线的拐点对应的偏执电压为ve；运用公式μτ＝d2/ve，得到电子迁移率寿命积μτ，其中，d为碲化锌镉晶体的厚度。

进一步的，所述碲化锌镉晶体处理方法为：

s1.将碲化锌镉晶体经过切割，打磨，制作成待测量的晶体块，晶体测试厚度d为0.5mm-5mm,晶体两端的测试电极面积为5mmx5mm；

s2.将晶体两端的测试电极用导线连接到电极；

s3.电极的测量回路中将保护电阻r、电流计a和可调高压电源hv进行串联。

进一步的，测量的具体方法为：

s4.使用x-光机照射所述测量电极负极对应的碲化锌镉晶体面；

s5.均匀的增大调整高压电源hv的偏执电压u，记录相应偏执电压下电流计a的导通电流i。

进一步的，所述x-光机为医用钼靶机，医用钼靶机输出的x-光是连续谱。

进一步的，所述x-光机输出的最大x-光能量为40kv；测量关闭x-光机时的矩形晶体块中的导通暗电流i1。

进一步的，所述作图法的具体步骤为：

(1).选用标纸有直角坐标纸，选择预设偏执电压精确度的整数倍作为坐标纸得标度；

(2).标点与连线：偏执电压以及偏执电压对应的导通电流对应的点用符号o在坐标纸上明确标出；连线(拟合图线)一定要用直尺或曲线尺等作图工具，把数据点连成光滑的直线；

(3).所述点的两端的直线斜率变化大于30％标记为拐点。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

本申请的方案通过测量出碲化锌镉晶体导通电流随偏执电压增加的曲线的拐点处的偏执电压和电流，简化了测量碲化锌镉晶体的电子迁移率寿命积的测量方法。

附图说明

图1为本申请的测量原理示意图；

图2为本实施例2中的碲化锌镉晶体导通电流随偏执电压增加的曲线图。

具体实施方式

现结合附图对方案做进一步的说明。

实施例1

如图1所示，一种碲化锌镉晶体的检测方法，包括：

运用x-光照射碲化锌镉晶体，测量碲化锌镉晶体的偏执电压以及偏执电压对应的导通电流，利用作图法将偏执电压和导通电流制作成导通电流随偏执电压变化的曲线，并得到曲线的拐点，所述曲线的拐点对应的偏执电压为ve；运用公式μτ＝d2/ve，得到电子迁移率寿命积μτ，其中，d为碲化锌镉晶体的厚度。

进一步的，所述碲化锌镉晶体处理方法为：

s1.将碲化锌镉晶体经过切割，打磨，制作成待测量的晶体块，晶体测试厚度d为0.5mm-5mm,晶体两端的测试电极面积为5mmx5mm；

s2.将晶体两端的测试电极用导线连接到电极；

s3.电极的测量回路中将保护电阻r、电流计a和可调高压电源hv进行串联。

进一步的，测量的具体方法为：

s4.使用x-光机照射所述测量电极负极对应的碲化锌镉晶体面；

s5.均匀的增大调整高压电源hv的偏执电压u，记录相应偏执电压下电流计a的导通电流i。

进一步的，所述x-光机为医用钼靶机，医用钼靶机输出的x-光是连续谱。

进一步的，所述x-光机输出的最大x-光能量为40kv；测量关闭x-光机时的矩形晶体块中的导通暗电流i1。

进一步的，所述作图法的具体步骤为：

(1).选用标纸有直角坐标纸，选择预设偏执电压精确度的整数倍作为坐标纸得标度；

(2).标点与连线：偏执电压以及偏执电压对应的导通电流对应的点用符号o在坐标纸上明确标出；连线(拟合图线)一定要用直尺或曲线尺等作图工具，把数据点连成光滑的直线；

(3).所述点的两端的直线斜率变化大于30％标记为拐点。

实施例2

选用的矩形晶体块的厚度d为0.5mm；钼靶x-光机参数设置为30kvp和40ma，测量的碲化锌镉晶体导通电流随偏执电压增加的曲线图如图2所示，图中的i-v曲线在v＝5v处出现一个拐点，这表示在这个电压ve下电子刚好漂移到负极。根据这个拐点，我们可用公式μτ＝d²/ve估算出该晶体的μτe值：0.5e-3cm²/v。这个和背景技术提供的k.hecht,z.physik,77(1932)235和g.arino-estradaetal,measurementofmobilityandlifetimeofelectronsandholesinaschottkycdtediode,j.instrum.2014dec1；9:c12032；两种计算方法得到的结果相符。

darkcurrent为矩形晶体块的暗电流，totalcurrent为测量总电流，netcurrent为净电流；biasvoltage为偏执电压。图中的曲线上每个对应电压和电流值是实验实际测量数据。

钼靶x-光机输出的x-光是连续谱，这个设置下最大光通量分布在20kv左右。在这个能量下的x-光子超过64％会在0.04mm厚的czt层内被光电转换过程吸收，这既是说，绝大多数的电子空穴对产生在这个厚度层内。电子空穴对在外电场内被电场驱使分别向正负电极漂移，因此而产生位移电流，被图中电流计检测到。如果关掉x-光，这时测出的电流就是探测器的漏电流，根据漏电流可用欧姆定律算出晶体的电阻r＝v/i，再根据晶体尺寸即可算出晶体电导率ρ＝r*a/d,其中a为电极面积，d为晶体厚度。这样就简单的测量了晶体的电导率。czt的载流子漂移长度l＝μτe，其中电场强度e＝v/d,v是czt晶体偏压，d是其厚度。根据文献，czt晶体的空穴漂移长度是其电子漂移长度的1％左右。我们的偏压设定为上负下正，既是让x-光在czt晶体表面下面激发出的电子-空穴对中的电子漂移d到达下面电极，而空穴几乎就在晶体上表面层被吸收,因此空穴漂移对总电流的贡献可以忽略。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。