论文摘要
碲锌镉（CdZnTe）晶体是制作室温γ射线及X射线探测器的优良材料,晶体平均原子序数高,对射线的阻止本领强;禁带宽度大,电阻率高,漏电流较小;载流子的迁移率——寿命积较大,电荷收集效率高;化学稳定性好,机械加工性能好。在室温下,CdZnTe探测器对核辐射具有较高的探测效率和较好的能量分辨率。因而,近年来倍受人们的关注,已成为目前研究的前沿热点之一。然而在CdZnTe探测器的制备过程中,晶片的表面钝化以及表面电极的制备对其性能影响很大。为此,本论文针对CdZnTe核辐射探测器制备过程中的关键工艺——晶片表面钝化和表面电极制备工艺进行了研究,主要内容如下:研究发现,经过机械加工的CdZnTe晶片表面存在不完整性,钝化处理可以在表面形成具有绝缘性质的氧化层,能够降低晶片表面漏电流,是制作MIS接触电极的一种非常好的方法。晶片钝化的时间决定着钝化的效果,优化的钝化工艺能使晶片表面结构、组成及性能等得到有效的改进。研究出提高CdZnTe探测器晶片性能的最佳表面处理新工艺为:用BM腐蚀液（5%Br+甲醇）和LB腐蚀液（2%Br+20%乳酸+乙二醇）对晶片腐蚀抛光各一分钟,然后再采用NH4F/H2O2溶液对晶片进行钝化30分钟,可以使晶片表面漏电流最小,电学性能最佳;钝化过程中CdZnTe晶片表面生成的高阻氧化物有利于提高电阻率,降低表面漏电流,钝化后的CdZnTe晶片可以用于室温核辐射探测器的制备。采用高纯C、Pt和Au材料,分别通过离子溅射制备了C、Pt和Au电极的MS和MIS接触,并对探测器的I-V特性进行了测试比较。结果显示:Pt电极材料在晶片表面上形成肖特基势垒接触,对于降低探测器工作的漏电流、提高能量分辨率是有利的,Pt电极在MS和MIS结构中都具有相对较好的综合性能,是制作CdZnTe探测器的电极的较佳材料。CdZnTe探测器在制作成MSM结构的电极时,暗电流较大,因而限制了这种电极结构探测器的广泛应用,而经过腐蚀钝化处理过的MIS结构电极接触的CdZnTe探测器漏电流,明显小于MSM结构电极接触的漏电流。因此MIS接触比MS接触具有好的漏电流特性,在相同的外加电压下其漏电流更小,比较适合作为探测器的接触电极结构;在MIS结构中,对于不对称电极,改变电极的极性会对CdZnTe探测器的表面漏电流产生一定的影响。